100kW三相光伏逆变并网系统研制

【摘要】：人类对电力需求日益增大,而环境污染问题日趋严重,对此,开发新能源成为国内外迫切需求。光伏逆变并网系统正是新能源的一种重要利用方式,本文结合工程实际需要,对100kW三相光伏逆变并网系统进行了研究与设计,本文主要工作及创新点如下： (1)本文首先针对光伏逆变并网系统中光伏组件伏安特性差异大的问题,提出了一种采用分段线性插值与最小二乘法相结合的光伏电池单体及组件不一致性检测方法。经MATLAB仿真实验验证,与传统光伏电池最大功率检测法相比,本文所提出的分段线性插值与最小二乘法相结合的不一致性检测法更为准确有效。 (2)针对三相光伏逆变并网系统散热问题,本文首先介绍了电力电子器件散热基本原理,然后分析计算三相光伏并网逆变器的功率损耗,再建立了基本热力模型,计算得到100kW三相光伏逆变并网系统散热器性能指标要求,依据该性能指标确定了散热器具体型号,最后,通过热力仿真软件仿真验证了所选散热器符合100kW三相光伏逆变并网系统散热要求。 (3)本文在对多种并网系统主电路拓扑结构与并网控制方式进行了分析的基础上,对100kW三相光伏逆变并网系统主电路进行了具体设计,包括主电路实现、功率器件选取、主电容参数设计与并网电抗器参数设计；采用了电压PI外环与无差拍电流内环相结合的控制策略；并对设计内容与控制策略进行了仿真验证。 (4)本文对控制系统进行了硬件软件设计。在硬件电路方面,包括了总体硬件设计、外围采样电路、过零捕获电路设计与通讯电路设计；在软件设计方面,给出了软件主流程及上位机监控软件设计详细过程。依据上述设计作者开发样机一台,并对样机进行了并网实验和相关测试。 本文针对光伏逆变并网系统中光伏组件伏安特性不一致性问题,提出了一种新型不一致性检测方法；针对100kW三相光伏逆变并网系统散热问题,设计选型了散热器；并结合工程实际给出了100kW三相光伏逆变并网系统主电路与控制系统硬软件设计,本文研究设计内容可以为各功率等级光伏逆变并网技术提供借鉴与参考。 【关键词】：光伏发电 并网控制 不一致性检测 散热 孤岛检测
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 本文背景及意义10-14
• 1.2 光伏并网系统的发展现状14-17
• 1.3 本文的主要工作17-19
• 第2章 光伏组件不一致性检测19-25
• 2.1 光伏组件的伏安特性19-20
• 2.2 不一致性检测方法20-21
• 2.3 不一致性检测方法的有效性验证21-23
• 2.4 不一致性检测法与最大功率法仿真对比23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 三相光伏逆变并网系统散热设计25-35
• 3.1 电力电子器件散热问题25-28
• 3.2 三相光伏逆变并网系统散热设计28-33
• 3.3 三相光伏并网系统散热仿真33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 100kW光伏并网系统主电路设计与并网控制35-49
• 4.1 主电路拓扑结构35-36
• 4.2 逆变器控制方式介绍36-38
• 4.3 100kW三相光伏并网系统主电路设计38-44
• 4.3.1 100kW三相光伏并网系统主电路实现38-40
• 4.3.2 功率器件的选取40
• 4.3.3 主电容参数设计40-41
• 4.3.4 并网电抗器的设计41-44
• 4.4 三相光伏并网系统控制策略44-45
• 4.5 系统仿真45-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 控制系统的硬软件设计与实现49-66
• 5.1 控制系统硬件设计49-52
• 5.1.1 控制系统硬件结构49
• 5.1.2 外围采样电路设计49-51
• 5.1.3 过零捕获电路51
• 5.1.4 RS485通信模块51-52
• 5.2 控制系统软件设计52-56
• 5.2.1 软件主流程52-54
• 5.2.2 串口通信54
• 5.2.3 孤岛故障检测子模块54-56
• 5.3 上位机监控软件设计56-63
• 5.3.1 上位机监控软件界面设计57-61
• 5.3.2 上位机监控软件遥测遥信模块61-62
• 5.3.3 历史数据显示与更新模块62-63
• 5.4 三相光伏逆变并网系统实验结果63-65
• 5.5 本章小结65-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 附录A 攻读学位期间取得的研究成果72-73
• 致谢73

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