太阳能光伏发电系统的研究

【摘要】： 化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度也在不断提高，寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源它洁净无污染，并可持续利用，因此有着广阔的应用前景，光伏发电技术也越来越受到人们的关注，随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。本文阐述了一种小功率的光伏并网逆变电源的结构、控制原理和设计实现，并就光伏发电系统中的一些关键问题：如光伏阵列的最大功率点跟踪、逆变器输出波形的改善和并网孤岛效应等方面做了详细的理论分析，建立了仿真模型，提出了相应的控制策略。主要内容如下： 1．介绍了目前国内外光伏发电的现状和发展前景，并对光伏发电系统的结构组成和分类作了简单介绍，对光伏发电系统建立了一个总体认识。 2．研究了光伏电池的基本发电原理和输出特性。重点研究了光伏电池的输出特性和其影响因素。 3．光伏电池输出是非线性的，存在输出最大功率跟踪问题。本文研究了最大功率点跟踪方法，并提出了改进方案。使光伏电池工作于最大输出功率点上，获得高效功率输出。采用boost升压变换器实现最大功率跟踪，并使用PSIM软件进行仿真分析验证。阐述了boost变换器的工作原理和控制策略，并给出了电路的参数选择，介绍了控制电路的设计过程，该部分控制核心芯片是P89LPC938和TL494。 4．对光伏并网逆变器进行研究，阐述了全桥逆变器的工作原理、控制策略、软硬件的设计。控制方法采用输出电流滞环跟踪方式，该部分控制核心芯片是TMS320LF2407。对并网逆变装置工作过程中存在的“孤岛效应”进行了研究，探讨了其危害性，提出了有效的检测方法并用PSIM软件仿真验证其有效性。 【关键词】：光伏电源(PV) 最大功率跟踪(MPPT) boost变换器 孤岛效应
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 符号说明9-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 光伏发电系统的发展现状及前景10-13
• 1.2 光伏发电系统的简单介绍13-14
• 1.3 本课题所做的工作14-15
• 第二章 光伏电池结构原理及最大功率点跟踪方法15-33
• 2.1 光伏电池的分类15-16
• 2.2 光伏电池的原理及结构16-17
• 2.3 光伏电池的外特性17-23
• 2.3.1 光伏电池板的I-V和P-V特性曲线17-18
• 2.3.2 外特性所包含的主要参数及其影响因素18-23
• 2.4 最大功率跟踪方法研究23-33
• 2.4.1 常见的最大功率跟踪算法23-28
• 2.4.2 改进的扰动观察法28-33
• 第三章 光伏并网发电系统的设计33-51
• 3.1 总体设计33-34
• 3.2 MPPT控制器的设计34-43
• 3.2.1 boost电路的工作原理34-37
• 3.2.2 boost电路参数设计37-38
• 3.2.3 MPPT控制器稳定性分析38-40
• 3.2.4 MPPT控制器仿真40-43
• 3.3 并网逆变部分的分析43-51
• 3.3.1 光伏并网逆变器的分类43
• 3.3.2 输出电流的控制方式43-45
• 3.3.3 单相电流型并网逆变器的模型分析45-47
• 3.3.4 参数选取47-48
• 3.3.5 并网输出级仿真48-51
• 第四章 光伏并网发电系统孤岛效应的研究51-61
• 4.1 孤岛效应的概念及检测标准51-53
• 4.2 孤岛效应的检测方法53-55
• 4.2.1 孤岛效应的被动检测法53-54
• 4.2.2 孤岛效应的主动检测法54-55
• 4.3 可行的孤岛检测方法及仿真55-61
• 第五章 硬件电路实现与软件设计61-72
• 5.1 MPPT控制器设计61-66
• 5.1.1 新型P89LPC900单片机主要特点及功能61-62
• 5.1.2 AD采样和DA输出电路62-64
• 5.1.3 脉宽调制器集成电路TL49464-66
• 5.2 逆变电路检测保护系统的设计66-70
• 5.2.1 与电网电压同步方波产生电路66-67
• 5.2.2 交流电压电流采样67-69
• 5.2.3 IPM的保护和驱动69-70
• 5.3 系统的软件设计70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 全文总结72
• 6.2 发展与展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 学位论文评阅及答辩情况表79

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