非隔离型光伏并网逆变器高效MPPT控制方法研究

【摘要】：在光伏并网逆变器中,传统的最大功率点跟踪(MPPT)算法在复杂多变的天气情况下容易出现误判,跟踪过于缓慢以及存在振荡等问题。论文以非隔离型光伏并网逆变器为研究对象,探讨了最大功率点跟踪(MPPT)的新型控制算法,提出了改进的MPPT算法,以便提高最大功率点跟踪的效率,研究结果对并网逆变器技术的发展具有重要的实际意义。 非隔离型光伏并网逆变器采用Boost升压电路和高低频控制全桥逆变电路搭建的主电路平台,来实现光伏并网逆变器的最大功率点跟踪。课题采用TMS320F2808和LM3S8962的双核全数字控制系统。TMS320F2808用于系统各个电参数的采集和处理,以及对各个功能模块的软件控制,实现系统的各个功能模块的控制。LM3S8962用于光伏逆变器的运行状态和参数显示,以及与外部的通讯。 论文基于太阳能光伏电池的电气特性,对常用的最大功率点跟踪方法：恒定电压法(CVT)、电导增量法(Incremental Conductance)、扰动观测法(PO)、模糊逻辑控制、功率回授法进行了详细的分析,并阐述了最大功率点跟踪控制的原理。对光伏并网发电系统中逆变器的信号检测方法进行了系统的研究,并重点分析了扰动观察法的最大功率点跟踪。 在理论分析的基础上,利用MATLAB/Simulink仿真工具建立了光伏电池的仿真模型,对扰动观察法和电导增量法进行了对比仿真研究,建立了一个基于扰动观察法的Boost最大功率点跟踪仿真模型,仿真结果表明所设计的系统能够较好地完成最大功率点跟踪。 建立并网测试实验平台,试验表明：课题设计的非隔离型光伏并网逆变器具有稳定且高效的最大功率点跟踪(MPPT)功能,整机效率可达95%,验证了利用扰动观察法实现MPPT控制的实用性、高效性和可靠性。 【关键词】：非隔离型光伏逆变器 BOOST电路 最大功率点跟踪(MPPT) 扰动观察法
【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】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景10-11
• 1.2 最大功率点跟踪概况11-12
• 1.3 国内外光伏发电的现状12-16
• 1.3.1 国外光伏发电的现状12-13
• 1.3.2 国内光伏发电的现状13-16
• 1.4 论文的研究目的及意义16
• 1.5 论文研究的主要内容16-18
• 第二章 光伏电池特性及MPPT原理与方法18-35
• 2.1 太阳能光伏电池工作原理18-19
• 2.2 太阳能光伏电池特性分析19-24
• 2.2.1 太阳能光伏电池等效电路19-21
• 2.2.2 太阳能光伏电池的主要性能参数21-22
• 2.2.3 PV电池的输出特性分析22-24
• 2.3 MPPT常用控制方法24-34
• 2.3.1 最大功率点跟踪原理24-26
• 2.3.2 常用的MPPT方法26-34
• 2.3.3 三种MPPT方法的优缺点比较34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 最大功率点跟踪硬件与软件实现35-51
• 3.1 非隔离型光伏并网逆变器的硬件电路35-36
• 3.2 TMS320F2808芯片及其外围电路36-41
• 3.2.1 控制芯片DSP36-38
• 3.2.2 控制芯片电路设计38-41
• 3.3 Boost电路设计及驱动信号的软件实现41-46
• 3.3.1 电感、电容及二极管的选择41-43
• 3.3.2 PWM控制信号输出的程序分析43-46
• 3.4 P&O对最大功率点跟踪控制的软件实现46-48
• 3.5 后级全桥逆变电路的工作原理48-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 最大功率点跟踪(MPPT)仿真51-69
• 4.1 PV电池板MATLAB仿真51-58
• 4.1.1 工程用PV电池阵列简化模型51-53
• 4.1.2 PV电池阵列仿真53-55
• 4.1.3 PV电池阵列仿真分析55-58
• 4.2 直流转换电路的仿真58-59
• 4.3 最大功率点跟踪方法仿真59-66
• 4.3.1 P&O对MPPT控制仿真59-62
• 4.3.2 INC对MPPT控制仿真62-66
• 4.4 非隔离型并网系统前级电路实现MPPT仿真66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 实验及其结果分析69-80
• 5.1 实验平台及各测试设备介绍69-71
• 5.2 前级Boost电路测试波形及分析71-72
• 5.3 后级逆变电路测试波形及分析72-74
• 5.3.1 后级逆变电路驱动波形72
• 5.3.2 并网电流波形测试72-74
• 5.4 MPPT工作模式下的逆变器输入电压与电流波形74-79
• 5.4.1 固定电压法、增导电量法和扰动观察法实验波形比较74-77
• 5.4.2 扰动观察法不同扰动步长实验波形77-78
• 5.4.3 扰动观察法在不同功率段的跟踪波形78-79
• 5.5 本章小结79-80
• 结论80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 附件86

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