基于DSP的可调度式光伏并网逆变系统的研究

【摘要】：随着传统石化能源的日益枯竭，环境污染越来越严重，寻找新的可代替的清洁可再生能源已经越来越必要。特别是最近随着人们意识到身边PM2.5对人体危害的严重性时，尽快解决清洁能源的问题已经成为全社会的共识。各种新型可再生能源已经在世界范围内被迅速推广。而太阳能产业以其适用范围广的优势近几年发展尤其迅速，可以预见不久的未来，太阳能技术及产业的发展会迅速成熟并在能源使用中占很大比例。光伏发电技术起初由于技术的限制只用于偏远地区进行独立发电，但由于独立供电系统总体需求量较小，要想让太阳能代替传统能源必须将太阳能发电并入电网。因此，研究并网式的光伏发电系统使其运行更稳定、效率更高，成本更低显的越来越重要。本文主要研究可调度式光伏并网逆变系统，主要有以下几项内容： 分析了当前的能源形势，明确了发展光伏产业的必要性，并介绍了当前国内外的光伏产业的发展情况及光伏系统的种类和结构。理论上分析了由充放电电路和蓄电池构成的功率平仰系统的参数要求及各项性能。并通过仿真软件模拟了各种不同的天气状况，在不同状态下验证了此系统工作性能的可靠性。理论上对并网逆变器输出的三相电压及三相电流在不同坐标系下进行坐标变换，并利用前馈解耦的方法实现对逆变器输出电流在两相坐标系下的独立控制，通过软件在不同的给定电流下进行仿真，验证了理论的可靠性。分析了基于坐标变换的三相软件锁相环的原理，通过软件进行仿真验证了其锁相的可靠性。并根据实际硬件情况决定采用过零检测法结合三相软件锁相环的方法实现并网电压的定向。重点对孤岛检测方法进行了分析并对相关参数进行了改进。提出利用主动移相式方法并对传统的相位扰动参数进行了改进并通过仿真软件进行了验证。 本文的实验是在两级式光伏并网逆变系统在基础上完成的。在实验平台的搭建上，选择TI公司的TMS320F2812作为控制芯片，以它为核心搭建了包含信号采集电路、信号调理电路、驱动电路等外围电路组成控制电路，搭建了由IPM、隔离变压器、整流桥等电路构成的主电路。从而构成了完整的逆变系统。按照预先提出的控制方案编写DSP程序，从而为实验调式提供了软件与硬件的支持。 根据所搭建的硬件平台及软件程序结合进行调试，本文主要进行了了并网电流的闭环控制实验及孤岛检测实验，并采集了相关的波形。实验结果表明，硬件系统能可靠稳定运行，所提设计方案合理有效。其中，电流闭环控制反应迅速且并网电流质量较好；孤岛检测性能可靠，实验结果满足相关的国家标准。并且在改进参数后可以有效提高检测速度，同时与改进前相比对并网电流质量影响较小，具有一定的可行性。 【关键词】：光伏并网逆变器 可调度 SVPWM 孤岛检测
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 光伏发电课题研究的背景和意义11-13
• 1.2 世界范围内光伏技术的发展现状13-14
• 1.2.1 国外光伏技术的发展现状13-14
• 1.2.2 我国光伏产业的发展现状14
• 1.3 光伏发电系统的分析14-19
• 1.3.1 光伏发电系统的分类15-17
• 1.3.2 可调度式光伏并网发电系统的拓扑结构17-19
• 1.4 本文主要研究的内容19-21
• 第二章 可调度式光伏并网系统的基本原理21-43
• 2.1 光伏电池的原理及模型21-23
• 2.1.1 光伏电池的原理21
• 2.1.2 光伏电池的电路模型21-23
• 2.2 蓄电池充放电的控制原理与方法23-27
• 2.2.1 蓄电池容量选择23
• 2.2.2 双向 DC/DC 变换器的工作原理与参数设计23-25
• 2.2.3 功率平仰系统的结构25
• 2.2.4 系统能量控制策略25-26
• 2.2.5 双向 DC/DC 变换器控制策略26-27
• 2.3 光伏并网逆变器的控制方法27-36
• 2.3.1 前馈解耦电流控制方法28-31
• 2.3.2 电压空间矢量技术的原理与实现31-35
• 2.3.3 三相软件锁相环35-36
• 2.4 孤岛检测方法36-41
• 2.6 本章小结41-43
• 第三章 可调度式光伏并网发电系统仿真43-55
• 3.1 功率平仰系统的仿真43-47
• 3.2 可调度式并网逆变器的仿真分析47-53
• 3.2.1 三相软件锁相环的仿真47-48
• 3.2.2 电流闭环控制及空间电压矢量调制技术的仿真及分析48-51
• 3.2.3 孤岛检测的仿真及分析51-53
• 3.3 本章小结53-55
• 第四章 可调度式光伏并网发电系统的硬件设计55-67
• 4.1 可调度式光伏并网发电系统的硬件结构图55-56
• 4.2 主控单元56-59
• 4.3 功率模块59-60
• 4.4 过零检测电路60
• 4.5 信号检测电路60-62
• 4.6 驱动模块62-64
• 4.7 保护模块64-66
• 4.8 本章小结66-67
• 第五章 系统的软件设计67-79
• 5.1 CCS 开发环境介绍67
• 5.2 程序整体设计思路67-68
• 5.3 主程序设计68-69
• 5.4 子程序设计69-78
• 5.4.1 捕获中断子程序69-70
• 5.4.2 ADC 模块采样程序70-71
• 5.4.3 电流闭环控制程序71-73
• 5.4.4 定时器中断子程序73-75
• 5.4.5 三相软件锁相环程序75
• 5.4.6 主动移相式孤岛检测算法程序75-76
• 5.4.7 SVPWM 的软件实现76-77
• 5.4.8 死区时间设置77-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 可调度式光伏并网发电系统实验79-85
• 6.1 过零点检测实验79-80
• 6.2 SVPWM 调制实验80-81
• 6.3 逆变系统输出三相电压与电流的 A/D 采样81-82
• 6.4 光伏并网系统内实现电流闭环的控制82-83
• 6.5 孤岛检测的试验调试83-84
• 6.6 本章小结84-85
• 总结与展望85-87
• 参考文献87-90
• 致谢90-91
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果91

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

中国太阳光伏发电发展现状与未来展望    王长贵;

基于电网电压矢量定向的三相并网逆变系统设计    王要强;周杨;

光伏并网逆变器的孤岛检测技术    刘方锐;康勇;张宇;

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

带正反馈的主动移频孤岛检测法的参数优化    刘方锐;康勇;张宇;段善旭;

三相数字锁相环的原理及性能    龚锦霞;解大;张延迟;

高频并网光伏逆变器的主电路拓扑技术    舒杰;傅诚;陈德明;沈玉樑;

空间矢量直接电流控制三相并网逆变器的研究    朱晓亮;胡雪峰;龚春英;陈新;

光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法    董密;罗安;

新型三电平三相四桥臂APF矢量模式单周控制策略    陈兵;谢运祥;

日光温室采光与下挖深度优化设计    李霞;于贤昌;艾希珍;李清明;

户用PV系统设计    牟志平;

太阳能地板辐射采暖系统的应用研究    贺立三;刘振波;高林朝;高艳军;

云南省昆明市高校太阳能热水系统的研究    韩雷涛;谢建;苏庆益;

风力发电并网逆变器的前馈解耦控制    李正熙;郑春雨;樊生文;

某型火箭炮智能配电箱设计方案    周建平;罗辉;郭红星;

一种四态制冷新型中央空调系统    夏媛;姚超;刘剑雄;王宝根;

浅析风光互补发电系统    尹静;张庆范;

光伏并网技术与市场——现状与发展    尹璐;赵争鸣;

基于LP3947手机太阳能充电器的研制    孙超;张飞;李伟;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

光伏产业国际竞争力研究    陈晓燕

纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究    赵佳飞

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

碟式斯特林太阳热发电系统太阳模拟器的设计与实验研究    杜景龙

微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究    龚宇雷

太阳能热风采暖系统与村镇建筑一体化研究    李宪莉

分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究    刘立群

季节性蓄热太阳能—土壤耦合热泵系统运行特性及优化    王潇

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

光伏并网技术与市场——现状与发展    尹璐;赵争鸣;

分布式发电系统逆变器侧孤岛检测及非检测区描述    程明;张建忠;赵俊杰;

电力系统实时相位同步方法的研究和比较    胡为兵;李开成;

并网光伏系统最大功率点跟踪控制的一种改进措施及其仿真和实验研究    杨海柱;金新民;

基于改进空间矢量的新型电流型PWM整流器的研究    彭咏龙;肖淼;李亚斌;

我国中远期石油补充与替代能源发展战略研究    严陆光;陈俊武;周凤起;赵忠贤;翟光明;谢克昌;匡廷云;何祚庥;衣宝廉;吴承康;蔡睿贤;陈勇;白克智;毛宗强;欧阳明高;刘振宇;黄常纲;

我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究    严陆光;夏训诚;周凤起;赵忠贤;刘东生;匡廷云;张新时;周孝信;李灿;朱瑞兆;陈勇;白克智;陆天虹;孔力;胡学浩;许洪华;赵黛青;吕绍勤;黄常纲;

热光伏系统基本特征研究    陈雪;韩玉阁;李强;宣益民;

电流型组合变流器相移SPWM技术的数学分析    王长永,金陶涛,张仲超

逆变系统中合闸启动电路的设计    卢文生,金明华

基于新能源利用的逆变系统电磁干扰噪声解决方案    董颖华;陆婋泉;赵阳;戎容;

独立/并网双工模式光伏逆变系统的设计    陈晓;孙以泽;孟婥;

一种实用逆变系统仿真软件的研制及其在主电路和互锁效应分析方面的应用    张德宽;徐道恒;曲国杰;周丽;

微机电源智能化逆变系统的设计和应用    王杰

电力系统电压放大数字化逆变系统设计    张方军;金文兵;

单相逆变系统建模与控制仿真研究    易宏;代冀阳;伍家驹;

基于电网电压矢量定向的三相并网逆变系统设计    王要强;周杨;

高压大功率三电平逆变系统故障特性分析与保护原理研究    刘健;尹项根;张哲;唐萍;熊卿;王存平;

燃煤磁流体发电的逆变系统    赵以钰;吕友昌;周丕钧;潘卫民;

高压大功率三电平逆变系统故障特性分析与保护原理研究    刘健;尹项根;张哲;唐萍;熊卿;王存平;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

大容量光伏逆变系统接入弱电网运行可行域研究    黄亚峰

数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用    杨金辉

面向光伏逆变系统的氮化镓功率器件应用研究    张雅静

LCL滤波的并网逆变系统及其适应复杂电网环境的控制策略    王要强

单相光伏发电逆变系统研究及实现    任奇

地铁辅助逆变系统研究    王少林

单相高频并网逆变系统的研究与设计    杨琳

基于模型设计的三相三电平逆变系统研究    李欢

风力发电单相逆变系统研究    王喜超

单相并网型光伏逆变系统研究    张久亮

燃料电池车用高频逆变系统的谐波分析与抑制    赵前程

三相储能逆变系统控制算法的设计与实现    谢紫亮

光伏离网逆变系统的传导电磁干扰技术研究    肖家旺

家用型光伏逆变系统的设计与研究    徐淑珍