光伏并网发电应用系统的研究

【摘要】：能源乃万业之母,它的充裕供应或匮乏短缺,直接影响到各行各业的繁荣和萧条。能源自古以来对人类的发展都起着十分重要的作用,在快速发展的当今世界更是如此。而对于我国,要想加快发展经济,增强我国在国际社会的影响力,能源保障是必不可少的。今天,人类赖以生存的传统能源如煤炭、石油等日益减少,开发再生能源势在必行,而在各种再生能源中,太阳能由于具有取之不尽用之不竭、可就地开发利用、且无污染的特点,成为日、美等先进国家重点研究的能源之一,包括太阳能光热和太阳能光伏发电两个方面,其中,光伏发电的应用研究已进行的如火如荼。 目前,光伏发电技术在国内外都得到了广泛的关注,虽然当前太阳能发电应用系统的成本仍然较高,制约了普及发展,但相关的技术研究还应走在前面。基于此背景,本文在探索光伏电池特性以及独立式光伏发电系统的基础匕,重点分析单相光伏并网逆变器的主电路拓扑结构、工作原理,以及控制方法。主要研究内容如下 (1)分析光伏发电系统的分类及应用特点,重点研究分析太阳能电池阵列的输出特性； (2)基于太阳能电池阵列的输出特性,设计了DC-DC变换电路,并用改进的电导增量算法,实现了光伏电池最大功率点的跟踪,并利用MATLAB软件对其进行仿真； (3)研究了并网逆变器技术,分析比较并网逆变器各种控制类型及控制方式,选择最佳控制策略,并在基础上进行算法改进； (4)系统分析了孤岛效应的原因及危害,研究孤岛效应的被动式检测法与主动式检测法,得出最佳的检测方法并进行了相应仿真分析； (5)设计了一套光伏建筑一体化太阳能光伏发电系统,分析主电路的拓扑结构,基于主控芯片TMS320LF2407,从驱动电路、采集电路等方面设计并网逆变器的主控制电路,并用软件实现锁相环控制,从而实现并网电流实时跟踪电网电压 【关键词】：光伏电池 DC-DC 并网逆变器 孤岛效应 锁相环
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 目录4-6
• Contents6-8
• 中文摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 光伏发电系统的背景与研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 国外发展现状12-13
• 1.2.2 国内发展现状13
• 1.3 太阳能光伏发电系统的分类和组成13-14
• 1.3.1 独立式光伏发电系统13-14
• 1.3.2 并网式光伏发电系统14
• 1.4 论文主要研究内容和结构14-16
• 第二章 太阳能光伏电池16-20
• 2.1 光伏电池发电特性16-17
• 2.1.1 光伏电池发电原理及等效电路16-17
• 2.1.2 光伏电池的输出特性17
• 2.2 光伏电池的特性测试17-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 控制器及最大功率点的跟踪20-29
• 3.1 控制器概述20
• 3.2 DC-DC变换电路20-22
• 3.3 最大功率点的跟踪(MPPT)及其仿真测试22-27
• 3.3.1 常见的最大功率点跟踪的方法23-25
• 3.3.2 变步长自适应电导增量法25-26
• 3.3.3 MPPT仿真测试分析26-27
• 3.4 本章小结27-29
• 第四章 并网逆变器的设计与控制29-42
• 4.1 光伏并网逆变器的概述29-30
• 4.1.1 并网逆变器的要求29
• 4.1.2 逆变电路的分类29-30
• 4.2 并网逆变器的主电路及拓扑结构30-31
• 4.2.1 主电路选择30-31
• 4.2.2 并网系统拓扑结构31
• 4.3 并网逆变器的控制31-36
• 4.3.1 SPWM控制方式32-35
• 4.3.2 改进型SPWM控制方法35-36
• 4.4 孤岛效应36-39
• 4.4.1 孤岛效应的产生及其危害36
• 4.4.2 孤岛效应的防治规范36-37
• 4.4.3 反孤岛测试37-38
• 4.4.4 孤岛效应的防治策略38-39
• 4.5 光伏并网系统仿真39-41
• 4.6 本章小结41-42
• 第五章 光伏并网发电系统的应用研究42-53
• 5.1 独立式光伏系统的实验性研究42-44
• 5.2 光伏并网系统的设计要求及环境测试44
• 5.3 系统硬件设计44-50
• 5.3.1 光伏电池阵列及其支架的选择44-45
• 5.3.2 DC-DC模块中储能电感的参数计算45-47
• 5.3.3 DC-AC模块逆变电路设计47-48
• 5.3.4 外围硬件电路48-50
• 5.4 软件控制设计50-52
• 5.4.1 系统主程序流程图50-51
• 5.4.2 软件锁相环的实现51-52
• 5.5 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-54
• 参考文献54-57
• 攻读学位期间取得的研究成果57-58
• 附录58-60
• 致谢60-61
• 个人简况及联系方式61-63

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