充电站4KW屋顶光伏发电并网系统的研究与设计

【摘要】：随着日益增长的环境污染与能源危机，开发利用新能源刻不容缓。其中，太阳能作为一种绿色、清洁、可再生新能源越来越受到人们的重视，而太阳能逆变并网发电也成为以后光伏利用的一种重要形式，必然会得到大力发展。本文从光伏逆变并网的几种典型拓扑入手，详细分析了光伏发电的原理、最大功率跟踪算法、并网控制算法及孤岛效应检测保护。 论文首先介绍了当前光伏发电技术在国内外的发展现状，给出了本课题研究的意义。接下来讲解分析了太阳能电池的物理特性和数学模型，通过光伏电池的串并联可以组成光伏组件，进而构成光伏阵列。对比分析了几种经典的最大功率跟踪算法，最终选择基于电流控制的最大功率跟踪算法。 其次，给出当前光伏逆变并网的几种拓扑结构，并对非隔离型并网逆变拓扑的开关工作状态进行了分析。详细介绍了并网逆变中应用到的锁相环控制和并网逆变控制，确定了采用基于光伏电池输出功率调节并网电流幅值的控制策略。 再次，利用PSIM仿真软件对光伏逆变并网系统进行了仿真验证，并结合实验室现有设备进行了实际验证，得出并网输出波形，满足要求。 最后在前面仿真验证和实际验证成功的基础上自主设计了硬件电路，并分析了当前逆变并网系统中存在的孤岛效应问题，给出了几种具体的孤岛检测和保护办法。 【关键词】：光伏发电 MPPT PSIM PE-Expert3 并网控制 孤岛检测
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究的背景10-12
• 1.2 国内外光伏并网发电的现状12-14
• 1.2.1 国外光伏并网发电现状12-13
• 1.2.2 国内光伏并网发电现状13-14
• 1.3 本课题研究的内容及意义14-16
• 第二章 光伏电池与最大功率跟踪（MPPT）控制策略16-27
• 2.1 光伏电池16-19
• 2.1.1 光伏电池的物理特性16-17
• 2.1.2 光伏电池数学模型17-18
• 2.1.3 光伏电池板输出特性18-19
• 2.2 光伏组件与光伏阵列19-21
• 2.3 最大功率跟踪(MPPT)控制策略21-25
• 2.3.1 扰动观察法21-22
• 2.3.2 开路电压法22-23
• 2.3.3 直接电流控制法23-24
• 2.3.4 其他最大功率跟踪算法24-25
• 2.4 光伏并网系统中最大功率跟踪的实现25-27
• 第三章 光伏并网逆变器控制策略的研究27-38
• 3.1 光伏并网逆变器分类27-29
• 3.1.1 隔离型光伏并网逆变器27-28
• 3.1.2 非隔离型光伏并网逆变器28-29
• 3.2 主电路工作状态分析29-32
• 3.3 光伏并网逆变器控制策略的研究32-38
• 3.3.1 锁相环控制32-35
• 3.3.2 基于电压外环、电流内环的双环控制策略35
• 3.3.3 基于光伏电池输出功率调节并网电流幅值的控制策略35-38
• 第四章 基于 PSIM 的整个系统的仿真分析38-43
• 4.1 PSIM 仿真软件38-39
• 4.2 最大功率跟踪（MPPT）仿真39-40
• 4.3 锁相环（PLL）部分仿真40-41
• 4.4 光伏并网逆变系统的仿真41-43
• 第五章 结合 EXPERT-3 开发平台进行控制策略的验证43-51
• 5.1 平台的搭建43-48
• 5.1.1 光伏电池室内模拟平台 APL243-45
• 5.1.2 DC-AC 逆变桥平台45-48
• 5.1.3 控制器开发平台 PE-Expert348
• 5.2 控制策略的实现48-51
• 第六章 硬件电路设计51-59
• 6.1 逆变器功能参数51-52
• 6.2 控制器的选择52-53
• 6.3 系统硬件电路的设计53-59
• 6.3.1 主电路的设计53-55
• 6.3.2 采样电路的设计55-57
• 6.3.3 控制电路的设计57-58
• 6.3.4 驱动电路的设计58-59
• 第七章 光伏并网中的孤岛效应59-64
• 7.1 孤岛效应的基本问题59
• 7.2 孤岛效应发生的原因59-61
• 7.3 孤岛效应的检测61-64
• 总结与展望64-66
• 总结64
• 展望64-66
• 参考文献66-69
• 附录69-73
• 攻读硕士期间取得的研究成果73-74
• 致谢74-75
• 附件75

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

单相PWM整流器主电路参数选择探讨    唐丽丽,郑琼林

一种UPS的数字化锁相及旁路检测和切换控制技术    段善旭,熊健,康勇,陈坚

一种基于电导增量法的MPPT实现策略    汤济泽;王丛岭;房学法;

并网发电逆变系统孤岛检测新方法的研究    禹华军,潘俊民

模糊控制理论的发展及应用    曹伟;

基于IR2214芯片的大功率IGBT晶体管驱动及保护电路的设计    陈志强;宋凡峰;

不可调度式单相光伏并网装置的平波电容容量的选择    沈玉梁,苏建徽,赵为,余世杰

基于PSIM软件的光伏电池特性的仿真建模研究    任碧莹;钟彦儒;孙向东;同向前;

IGBT的发展与应用    周志敏;

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

电动车车载光伏发电系统的研究与设计    钟长艺

单相5kw光伏并网逆变器的研制    汤济泽

500W光伏并网逆变器的设计    朱铭炼

单相非隔离型光伏并网逆变器的研究    孙龙林

一种并网逆变器控制策略的研究    姚爽

一种具有MPPT功能的并网逆变器研究    李建

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能高效路灯系统工作原理与设计    张鹏;

太阳能光伏支架系统的应用    李天下;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

直流脉宽数字调速系统中电磁干扰的解决方法    张均华 ,肖国春 ,徐峰 ,王兆安

基于PSIM的光伏模块建模与电气特性仿真    刘俊杰;张新燕;

IGBT关断瞬态电压尖峰影响及抑制    汪波;胡安;陈明;唐勇;

太阳能组件自动化装配技术现状及发展    刘彬;伍凌川;彭旭;

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展    岳恩;唐龙;罗顺安;张平;

并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪技术研究    傅家祥;

太阳能光伏技术与建筑应用    李蔚;

基于FPGA的高频电火花脉冲电源设计    王飞;刘永红;唐泽民;陈志礼;纪仁杰;张彦振;

国内外太阳能空间结构的应用与技术探讨    罗尧治;饶力;

晶闸管整流供电回路保护电路设计    王维;

直流电机调速装置在煤矿蓄电池铲车上的应用    张明敏;王巧梅;金江;

光伏建筑一体化防雷设计    孙忠欣;袁茂荣;邬铭法;

管式扩散中POCl_3使用量的测量及对扩散工艺的影响    陈琼;蔡希松;李钟华;刘秀兰;潘盛;刘志刚;孙铁囤;

单相光伏并网系统及其反孤岛策略的仿真研究    褚小莉;余晓东;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究    王松

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

热丝化学气相沉积制备硅氢薄膜及其性质的研究    郭小松

中压静止无功发生器系统研究    郑宏

蓄冷降温式太阳电池组件材料和热特性的理论与实验研究    秦红

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

氧化物半导体的湿化学法制备    贾红

智能高压TSC无功补偿装置的研制    赵秋山

MOSFET并联射频C类放大器    上官晓娟

大功率MOSFET振荡器电路的设计    吴紫君

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

光伏并网发电系统的MPPT及孤岛检测新方法的研究    于希洋

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

户用光伏逆变电源系统研究    王恩

咔唑类染料敏化太阳能电池制备研究    王忠原

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

单相PWM整流器主电路参数选择探讨    唐丽丽,郑琼林

人类理想的新能源——太阳能发电    陈幼松

UPS电源输出变压器的偏磁分析    涂方明,王志飞,孙巍

光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究    雷元超,陈春根,沈骏,黄跃杰,陈国呈

一种新颖的含有谐振控制器的CVCF逆变器多环反馈控制方法    黄沁,李耀华

无功补偿技术在光伏并网发电系统孤岛检测中的应用    禹华军,潘俊民

一种新的准固定频率滞环PWM电流控制方法    杨旭,王兆安

采用电流滞环调节器的电压矢量控制PWM整流器系统    赵振波,李和明,董淑惠

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

一种智能充电系统的初步研究    冯义

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

基于DSP的电源数字控制研究    李春燕

可再生能源并网逆变器的研究    汪飞

基于单片机的IGBT光伏充电控制器的研究    杨化鹏

阀控式免维护铅酸蓄电池脉冲充电技术及其智能管理    丁昂

三相应急电源系统研究    刘金云

光伏发电的最大功率跟踪研究    曹倩茹

独立光伏系统逆变电源研制    许美蓉

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

纳米科学技术与光伏电池    王长贵 ,周帅先

2001年世界光伏电池产量    王长贵

人类将提前迎接太阳能时代    何祚庥,陈立泉

基于光伏电池和直流压缩机的太阳能冰箱可行性分析    陈观生;

光伏窗口    德松;

采用滞环比较法实现太阳能电池的最大功率追踪    朱炜锋;张宇祥;王文静;

有光就有电:“无线世界”向我们走来    鹏飞;

高纯多晶硅及晶体硅光伏电池硅片    王长贵;

跟不上,就要被淘汰    吕志新;

光伏电池单元最大功率点跟踪的直接检测法    唐文芳;丁宣浩;卢文全;

石墨烯材料光伏电池的研究    印寿根;陈永胜;

包含近场热传递的热光伏电池系统的性能分析    翟小锋;赖建军;

面向生物体系的980nm激光驱动光伏电池    陈志钢;张丽莎;胡俊青;

光伏电池工程用数学模型研究    傅望;郭珂;周林;

光伏电池表面周期性微结构减反特性分析与计算    徐琴芳;忽满利;李听昕;赵佩;高平安;梁磊;向光华;孙浩;

第三代光伏电池:高效与低成本    Martin A.Green;

混合溶剂对共轭聚合物/富勒烯衍生物薄膜光伏电池性能的影响    谢志元;赵云;付莹莹;

硫化镉奈米粒对聚3-己基噻吩/苯基C61丁酸甲酯光伏电池效率提高与其对光伏电池薄膜材料结构排列之影响    陈锦地;黄昱瑞;刘舜维;郑照翰;王俊凯;

叠层结构GaInAsSb热光伏电池的设计和优化    彭新村;李国兴;张宝林;赵晓薇;董鑫;郑伟;杜国同;

用阳光驱动世界白皮书——第一届化学科学与社会研讨会(Chemical Sciences and Society Symposium,CS3)的讨论与结果德国克洛斯特西翁,2009年7月23～25日    

材料公司为夺市场进行技术比拼    金秋

全球首架新能源飞机合作研制    马浩剑

中电投西安100万千瓦光伏电池项目开工    通讯员 程兴东　安娜

无锡尚德明春在日开卖光伏电池    本报记者 陈其珏

国产光伏电池量大价低    记者 胡丹

上市公司围攻太阳能电池关键技术    本报记者　 鲁长波 施俊

太阳能：前景一片光明    继宏(编译)

让太阳能发电价格降到1元/度    刘婷婷 赵关良

江苏无锡尚德光伏电池规模化生产成为国际新标杆    戚善成

阿旗两个新能源项目同日开工    记者 陈明　田鹏程

基于硅纳米线阵列的有机/无机杂化光伏电池的制备及性能表征研究    申小娟

多酸/ZnO光伏电池的构建和性能研究    罗新泽

无线传感器节点能量管理系统的研究    赵清华

丙二腈取代烷基喹吖啶酮化合物的合成、结构与光伏特性研究    周天雷

光伏电池表面微结构制备及其抗反射性能研究    张伟

热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究    符慧德

太阳能级硅（SOG-Si）光伏电池中多孔硅吸杂工艺及其神经网络分析方法研究    张彩珍

太阳能碟式聚光发电供热综合利用系统研究    王云峰

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

用于现代电源系统的若干关键控制芯片研究与设计    章丹艳

双电源太阳能路灯系统的研究    司传涛

金属/氧化物多层膜及新型光伏材料的研究    张力

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

光伏并网发电系统控制方法的研究    杨建菲

基于超级电容器储能的独立光伏发电系统研究    张瑞宁

基于模糊控制的光伏发电系统MPPT技术研究    虞正琦

BIPV单体光伏电池最大功率跟踪的研究    常立强

光伏电池特性研究    张利

太阳能光伏发电控制系统的研究    杜慧

多镜面聚光型太阳能光伏系统设计方法的探讨    杨金付