单相光伏并网逆变器控制策略的研究

【摘要】：进入21世纪,太阳能在发电领域的应用也已步入了一个新的高度,逆变器作为光伏发电系统最关键的环节,是影响系统能量转换效率的重要因素之一。因此,对光伏并网系统逆变器控制方法的探讨具有重大的意义,本文首先介绍当前国内外光伏发电及逆变器控制技术的研究现状,然后分析并网逆变器的工作原理,在此基础上,针对单相两级式并网逆变器的控制策略进行研究。本文的主要研究内容具体如下:(1)运用单指数数学模型对光伏电池的输出特性进行研究,对光伏电池等效电路中的各个参数分别建模分析,结合光伏电池厂商提供的电池基本参数,详细分析了光照及温度等环境因素对光伏电池输出特性的影响。(2)在对常用的MPPT优缺点进行比较的基础上,考虑到变步长电导增量法跟踪精度高、Newton插值法跟踪速度快的优点,提出一种变步长电导增量法和Newton插值法相结合的改进算法,并详细给出了该算法的步骤和应用领域,通过仿真结果的对比,验证了该算法的可行性。(3)针对光伏并网控制策略,详细研究了传统的电压电流双闭环控制策略的设计和建模过程,由于这种策略稳定性欠佳,无法较好地实现无静差跟踪,在此基础上提出一种重复-PI复合控制策略,并对两种策略进行建模仿真,通过对比验证,改进的控制策略具有有效性。最后以TMS320F2808芯片为基础,对并网逆变器的硬件电路及软件流程进行了设计,通过最终的实验结果对本文所提的策略进行了验证。 【关键词】：光伏发电 最大功率跟踪 电导增量法 逆变器控制策略
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 光伏并网发电发展现状11-15
• 1.2.1 国外光伏发电及并网逆变器的发展现状11-14
• 1.2.2 国内光伏发电及并网逆变器的发展现状14-15
• 1.3 光伏并网系统概述及并网标准15-17
• 1.4 光伏并网发电系统的分类与基本组成17-21
• 1.4.1 根据光伏发电系统功能分类17-18
• 1.4.2 根据光伏阵列分布的不同分类18-21
• 1.5 本文主要研究内容21-23
• 第二章 并网逆变器结构分类及工作原理23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 光伏并网逆变器的分类及拓扑结构的选择23-27
• 2.2.1 按有无隔离变压器分类23-24
• 2.2.2 按逆变器控制方式分类24-26
• 2.2.3 并网逆变器回路方式的选择26-27
• 2.3 光伏并网逆变器主电路的工作原理27-32
• 2.3.1 前级Boost变换器27-31
• 2.3.2 后级全桥逆变器31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 光伏电池输出特性研究与仿真分析33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 光伏电池的输出特性33-35
• 3.2.1 光伏电池的等效电路33-34
• 3.2.2 光伏电池的单指数数学模型34-35
• 3.3 光伏电池输出特性的环境影响因素35-36
• 3.4 基于单指数数学模型的光伏电池输出特性仿真分析36-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 光伏电池功率特性与算法研究43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 光伏电池最大功率点跟踪原理43-44
• 4.3 传统的最大功率点跟踪方法44-48
• 4.3.1 恒电压跟踪法44
• 4.3.2 电导增量法44-46
• 4.3.3 扰动观察法46
• 4.3.4 Newton插值法46-48
• 4.4 基于传统MPPT算法的改进与实现48-50
• 4.5 基于改进MPPT算法的仿真分析50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 单相光伏发电系统SPWM技术及并网控制策略53-70
• 5.1 引言53
• 5.2 光伏并网逆变器的输出控制方式53-54
• 5.3 光伏并网逆变器的常用控制策略54-56
• 5.4 SPWM技术56-58
• 5.5 具有电网电压前馈补偿环节的双闭环SPWM控制策略58-64
• 5.5.1 电流内环的设计58
• 5.5.2 电流内环数学建模58-59
• 5.5.3 电网电压的前馈控制59-61
• 5.5.4 电流环的PI控制61-62
• 5.5.5 电压外环的设计62-64
• 5.6 基于单相光伏并网逆变器控制策略的改进64-66
• 5.7 基于单相光伏并网逆变器整体控制策略的仿真分析66-69
• 5.8 本章小结69-70
• 第六章 实验系统设计与结果分析70-77
• 6.1 引言70
• 6.2 系统硬件设计70-74
• 6.2.1 控制电路70-71
• 6.2.2 采样电路71-73
• 6.2.3 驱动电路73-74
• 6.2.4 电源电路74
• 6.3 系统软件设计74-75
• 6.4 实验结果分析75-76
• 6.5 本章小结76-77
• 第七章 总结与展望77-79
• 7.1 本文总结77
• 7.2 展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84

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