并网型光伏发电系统的研究

【摘要】：随着经济全球化的迅速发展,传统的化石能源日益消耗,能源危机也随之日益严峻,寻找新能源已经成为世界各国的共同问题。太阳能因其储量丰富、清洁等优点而受到青睐。由于电力电子技术的快速发展和光伏组件价格的降低,使得太阳能并网发电得到了快速发展。本文主要针对并网型光伏发电系统进行研究,着重分析了光伏并网逆变系统的结构以及控制策略。首先分析了光伏电池的基本原理和数学模型,介绍了不同光照强度和温度对输出特性的影响,在此基础上搭建了光伏电池仿真模型。其次,分析了几种常用的最大功率点跟踪算法,比较各自的优缺点后,提出了一种改进变步长扰动观察法,得出在控制精度和速度上均优越于传统的方法。接着,对两级式并网型光伏发电系统的总体结构图进行了设计,选择前级DC/DC变换器为Boost电路,用于实现最大功率点的跟踪控制；后级DC/AC部分用于实现直流电压的稳定输出和并网电流的控制,针对三相光伏并网逆变器的控制系统,本文提出了一种基于虚拟磁链定向的直接功率控制策略,采用直接功率取代传统的电流闭环控制,实现功率的快速控制响应；采用虚拟磁链定向的方法取代传统的电压定向,用于对电网电压的频率和相位进行精确定向,实现逆变器单位功率因数的并网运行,输出的电流与电网电压保持同频同相。最后,以TMS320F2812为控制核心设计了光伏并网逆变器的硬件电路以及软件程序流程图,搭建了仿真模型,对所研究的内容进行验证。通过对仿真波形的分析,验证了设计方案的合理性和可靠性。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 并网逆变器 虚拟磁链 直接功率控制
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 课题研究的背景及意义12-13
• 1.2 国内外光伏并网发电系统的研究现状13-14
• 1.3 光伏发电系统简介14-16
• 1.4 本文主要的研究内容16-18
• 2 光伏电池及其最大功率点跟踪技术18-32
• 2.1 光伏电池工作原理和特性18-24
• 2.1.1 光伏电池的工作原理18
• 2.1.2 光伏阵列的建模与工程计算18-21
• 2.1.3 光伏电池仿真分析21-24
• 2.2 光伏发电最大功率跟踪技术24-31
• 2.2.1 最大功率点跟踪控制原理24-25
• 2.2.2 常用的最大功率点跟踪算法25-30
• 2.2.3 改进变步长扰动观察法30-31
• 2.3 本章小结31-32
• 3 并网型光伏发电系统控制策略的研究32-50
• 3.1 并网型光伏发电系统的结构32
• 3.2 前级DC/DC变换器控制32-34
• 3.3 后级DC/AC变换器控制34-48
• 3.3.1 并网逆变器控制目标34-35
• 3.3.2 常规并网控制策略35-36
• 3.3.3 虚拟磁链定向的直接功率控制策略36-44
• 3.3.4 SVPWM控制算法44-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 光伏并网逆变器硬件与软件设计50-60
• 4.1 系统总体设计50
• 4.2 主电路设计50-53
• 4.2.1 光伏阵列设计50-51
• 4.2.2 IPM模块选型51-52
• 4.2.3 网侧滤波电感设计52-53
• 4.3 控制电路设计53-56
• 4.3.1 DSP控制芯片选型53
• 4.3.2 辅助电源电路53-55
• 4.3.3 信号检测电路设计55-56
• 4.4 系统软件设计56-57
• 4.4.1 控制系统主程序56-57
• 4.4.2 中断子程序57
• 4.5 本章小结57-60
• 5 光伏并网发电系统的仿真分析60-64
• 5.1 系统仿真60-61
• 5.2 仿真结果分析61-62
• 5.3 本章小结62-64
• 6 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 作者简介及读研期间主要科研成果72

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