并网型光伏发电系统的研究与设计

【摘要】：在全球资源消费日益紧张、气候变暖、生态环境恶化和人们环保意识日益增强的大环境下,光伏发电必将成为可再生能源领域的一支主力军。发展可再生能源是应对气候变化、优化能源结构、解决能源和环境问题的关键,是能源战略调整、转变电力发展方式的重要内容。我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》,《国家“十二五”科学技术发展规划》、《可再生能源发展“十二五”规划》中均已部署与发展光伏发电相关的重点及重大示范工程项目。保证分布式光伏发电技术的健康发展,在促进新能源利用的同时保障电网的安全性和供电可靠性,已成为电力公司和光伏电站运营商需要共同面对的重要课题。本文首先概括了国内外光伏发电发展的研究现状。建立了光伏电池的数学模型,在此基础之上分析了光伏阵列的特性,并利用MATLAB/Simulink搭建了光伏电池的仿真模型,得到在任何给定的太阳光照强度和温度情况状态时的光伏阵列的I-U输出特性图和P-U输出特性图。其次,介绍了不同的PWM控制方式及其不同光伏逆变器的控制策略。阐述了光伏系统最大功率跟踪的原理以及三种不同的最大功率点的跟踪方法,对比选择了基于恒定电压法的最大功率点的跟踪方法。再次,采用TI公司的C2000系列微控制器TMS320F28027设计了一套光伏并网模拟装置。在对光伏并网模拟系统理论分析的基础之上,对系统的软件部分和硬件部分进行了研究设计。最后,对系统进行测试分析,得出了频率相位跟踪波形和输出电压波形,测定出输出波形失真度。结果分析可知,频率和相位跟踪实时性方面设计较为合理可靠,欠压和过流保护方面,系统也具有较强的灵敏性。 【关键词】：光伏的发电 并网 最大功的率点跟踪 TMS320F28027 控制的策略
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题背景以及意义11
• 1.2 光伏发电系统的国内外现状及其发展趋势11-13
• 1.3 本课题文章结构13-15
• 第二章 光伏发电系统15-37
• 2.1 光伏电池15-21
• 2.1.1 太阳能电池阵列15-16
• 2.1.2 太阳能电池的数学模型16-18
• 2.1.3 光伏阵列性能分析及仿真18-21
• 2.2 并网型光伏逆变器21-29
• 2.2.1 逆变器的基本构成与工作原理21-22
• 2.2.2 并网逆变器的控制分类及要求22-25
• 2.2.3 并网逆变器的控制策略25-29
• 2.3 光伏阵列最大功率点的跟踪29-36
• 2.3.1 光伏系统最大跟踪的原理29-30
• 2.3.2 常见的最大功率点的跟踪方法30-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 并网型光伏系统的设计37-64
• 3.1 TMS320F28027硬件资源简介37-39
• 3.2 并网型光伏系统的总体方案39-40
• 3.3 理论分析与计算40-49
• 3.3.1 SPWM相关分析与参数计算40-42
• 3.3.2 电压电流数据的分析与算法42-44
• 3.3.3 频率相位跟踪分析与参数计算44-46
• 3.3.4 滤波电路的分析与参数计算46
• 3.3.5 谐波含有率分析46-49
• 3.4 系统软件设计49-58
• 3.4.1 SPWM产生策略49-51
• 3.4.2 MPPT控制策略51-54
• 3.4.3 频率相位跟踪与锁相环(PLL)控制策略54-55
• 3.4.4 死区时间及其补偿55-57
• 3.4.5 系统保护及自恢复57-58
• 3.5 系统硬件设计58-63
• 3.5.1 全桥逆变电路58-60
• 3.5.2 驱动及其保护电路60-61
• 3.5.3 频率和相位检测电路61-62
• 3.5.4 电源管理电路62
• 3.5.5 电压和电流相关检测电路62-63
• 3.6 本章小结63-64
• 第四章 测试方案及结果分析64-69
• 4.1 测试仪器与设备64-65
• 4.2 测试方案与结果65-68
• 4.3 测试结果分析68-69
• 总结与展望69-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文74-76
• 致谢76

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