3kW光伏并网逆变器的研究

【摘要】：随着我国经济的发展，能源短缺与环境问题已经成为了制约经济发展的主要矛盾。太阳能以储备几乎无限大、广泛的分布范围、清洁无污染以及开发潜力大等优势，得到了国内外的重视。太阳能发电则是利用太阳能的主要方式，而其中光伏逆变器则是将太阳能转化为电能的核心器件。因此本文以光伏逆变器为研究对象，研究和设计了一款3kW光伏并网逆变器。 本文首先介绍了太阳能发电的意义以及目前的国内外太阳能发展现状。分析了光伏电池板的特性，在此基础上研究了最大功率点追踪算法，并分析了各种算法的优缺点，以此提出了一种改进的电导增量法，并利用SABER建立系统模型进行仿真验证，仿真结果与算法结论一致。分析了反孤岛效应的必要性，并利用主动式与被动式反孤岛检测相结合作为本文设计的反孤岛控制算法。之后对并网逆变控制算法进行研究，将重复控制与PI控制相结合作为本文使用的逆变并网控制算法。并利用Matlab/Simulink对反孤岛控制与并网控制进行了仿真，仿真结果证明控制算法的合理性。 基于以上理论设计一台3kW光伏并网逆变器，包括硬件电路以及软件程序，制作了试验样机，进行了实验测试，并取得了良好的实验数据。对其实验数据进行分析表明以上理论的正确性以及优越性。 【关键词】：光伏 逆变器 并网 最大功率点追踪 孤岛效应
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.1.1 世界能源问题10
• 1.1.2 光伏发电的优势10-12
• 1.2 国内外发展现状12-13
• 1.3 光伏并网逆变器系统构成13-14
• 1.4 本文研究的内容14-16
• 第2章 最大功率点追踪控制原理与算法16-31
• 2.1 光伏电池板输出特性16-17
• 2.2 光伏电池板输出特性的仿真17-21
• 2.3 MPPT 控制算法21-28
• 2.3.1 概述21
• 2.3.2 恒定电压跟踪法与短路电流比例系数法21-22
• 2.3.3 扰动观测法22-24
• 2.3.4 电导增量法24-27
• 2.3.5 电导增量法的改进27-28
• 2.4 MPPT 算法仿真28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 孤岛效应与反孤岛控制策略31-43
• 3.1 孤岛效应以及其危害31-32
• 3.2 孤岛效应发生的机理以及检测的原理和标准32-36
• 3.2.1 孤岛效应发生的机理32-33
• 3.2.2 孤岛效应的检测原理33-35
• 3.2.3 孤岛效应的检测标准35-36
• 3.3 反孤岛检测方法36-41
• 3.3.1 基于通信的检测方法36-37
• 3.3.2 被动式反孤岛控制策略37
• 3.3.3 主动式反孤岛控制策略37-39
• 3.3.4 主动频率偏移法39-41
• 3.4 基于 Sandia 频移法的仿真41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 并网逆变控制原理及其仿真43-50
• 4.1 逆变并网控制43
• 4.2 SPWM 控制43-45
• 4.3 重复 PI 控制45-49
• 4.3.1 PI 控制45-46
• 4.3.2 重复控制46-47
• 4.3.3 重复 PI 控制的研究与仿真47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 光伏并网逆变器的设计与实验研究50-68
• 5.1 硬件电路设计50-56
• 5.1.1 辅助电源设计50-51
• 5.1.2 BOOST 电路设计51-54
• 5.1.3 逆变电路设计54-55
• 5.1.4 采样电路设计55-56
• 5.2 光伏逆变器的软件设计56-61
• 5.2.1 BOOST 控制58
• 5.2.2 逆变并网控制58-59
• 5.2.3 绝缘阻抗保护与漏电流保护59-61
• 5.3 实验61-67
• 5.3.1 BOOST 中的 MOSFET 驱动尖峰测试62
• 5.3.2 MPPT 控制策略的结果与分析62-64
• 5.3.3 反孤岛控制的结果与分析64-65
• 5.3.4 并网电能质量结果与分析65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73-74
• 致谢74

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