基于UPS模式的多光伏发电组合系统技术研究

【摘要】：随着我国光伏发电产业迅速发展,对逆变器的容量、可靠性的要求也越来越高,逆变器并联运行是扩大供电容量和提高电源系统可靠性的一种重要途径。如果光伏系统与市电通过静态切换开关进行选择供电,以UPS模式向负载供电,既能够一定程度上将市电电网作为蓄能系统,又能够避免反送电对市电的影响,同时又可以提高向负载供电的可靠性。本课题首先根据目前多光伏电组合系统的背景情况,通过UPS模式、光伏发电组合系统的原理、逆变器工作原理等技术,构建了多光伏组合系统的方案,首先分析关键问题,系统保护功能、系统输出同步和均流功能,然后分析所用的控制技术和容量技术。最后,构建了系统主电路拓扑结构图,根据电路拓扑结构图的设计,对控制器、离网逆变器、静态切换开关、中央管理器等组件分单元进行技术研发,重点论述了系统的各个模块,如太阳能控制器模块、逆变器模块和监控器模块,其中太阳能控制模块主要从充电、放电、采样、MCU电气、辅助电源和太阳辐射斜率计算等方面进行设计;逆变器模块主要从前级升压电路和后级逆变电路两个方面进行设计;监控器模块主要从监控系统技术基础、RS-485通讯、地址分配、存储单元和显示单元进行设计。最后对系统的太阳能控制、逆变器、监控器模块组成一套系统,再进行整机调试。本系统的设计优点在于分模块设计和调试,利用多台逆变器并联控制技术,提高逆变器的通用性、灵活性,使系统设计、安装、组合更加方便,可进一步提高可靠性。 【关键词】：UPS模式 多光伏发电组合 太阳能控制 逆变器模块
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 选题背景及选题意义10
• 1.2 国内外光伏发电系统的研究现状和发展趋势10-12
• 1.2.1 光伏离网发电系统10-11
• 1.2.2 光伏并网发电系统11-12
• 1.3 多光伏发电系统的应用前景12
• 1.3.1 全球应用情况12
• 1.3.2 国内应用现状12
• 1.4 本文研究的主要内容12-14
• 第二章 多光伏发电组合系统的相关理论14-28
• 2.1 UPS的工作模式14-18
• 2.1.1 后备式UPS14-15
• 2.1.2 在线互动式UPS15-16
• 2.1.3 在线式双变换UPS16-17
• 2.1.4 双电源自动切换装置17-18
• 2.2 光伏发电组合系统的组成和原理18-21
• 2.2.1 小型太阳能供电系统18-19
• 2.2.2 简单直流系统19
• 2.2.3 大型太阳能供电系统19-20
• 2.2.4 交流、直流供电系统20
• 2.2.5 并网系统20-21
• 2.3 逆变器工作原理及其算法21-24
• 2.3.1 单相逆变器工作原理21
• 2.3.2 逆变器控制算法研究21-24
• 2.3.3 逆变器锁相控制技术24
• 2.4 PID控制算法24-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 多光伏发电组合系统的方案研究28-38
• 3.1 关键问题分析28
• 3.2 铅酸蓄电池及其充放电控制技术28-32
• 3.2.1 铅酸蓄电池28-30
• 3.2.2 充放电控制技术30-31
• 3.2.3 太阳能控制器类型31-32
• 3.3 多光伏发电组合系统的容量设计32-37
• 3.3.1 蓄电池设计方法32-35
• 3.3.2 光伏组件方阵设计35-36
• 3.3.3 蓄电池和光伏组件方阵设计的校核36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 多光伏发电组合系统模块设计38-66
• 4.1 多光伏发电组合系统总体设计38
• 4.2 太阳能控制器模块设计38-47
• 4.2.1 充电电路设计39-40
• 4.2.2 放电电路设计40
• 4.2.3 采样电路设计40-41
• 4.2.4 MCU电路设计41-44
• 4.2.5 辅助电源44-45
• 4.2.6 计算斜面上的太阳辐射并选择最佳倾角45-47
• 4.3 逆变器模块设计47-54
• 4.3.1 前级升压电路设计47-50
• 4.3.2 后级逆变电路设计50-54
• 4.4 监控器模块设计54-59
• 4.4.1 监控系统的技术基础54-55
• 4.4.2 RS-485通讯和地址自动分配55-57
• 4.4.3 存储单元57-58
• 4.4.4 显示单元58-59
• 4.5 软件设计59-65
• 4.5.1 PWM波的控制实现61-62
• 4.5.2 捕获中断程序62-64
• 4.5.3 A/D采样程序64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 系统联调与测试66-74
• 5.1 太阳能控制器66-68
• 5.2 逆变器68-70
• 5.3 整机系统70-71
• 5.4 实验结果及波形71-73
• 5.5 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 总结74
• 6.2 展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 附录（攻读学位期间发表的论文）82

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