单相两级光伏并网逆变器研究

【摘要】：随着世界经济的发展，能源危机和环境保护已经越来越引起人们的重视，在新能源发电领域，太阳能发电已成为其中一个重要组成部分。光伏并网作为太阳能利用的主要形式，必将得到迅速发展，从而逐渐替代传统能源。 本文首先分析了光伏电池的工作原理和输出特性，建立了仿真模型，阐明了最大功率点跟踪的原理，并对不同的最大功率点跟踪方法进行了系统的介绍。论文对逆变器并网控制技术进行了研究，在建立系统模型的基础上对逆变器的双环控制参数进行了设计。针对传统控制方法的不足，研究分析了母线纹波和电网谐波对并网电流谐波的影响，并提出了一种可以提高系统动态响应并降低母线纹波电压对并网电流影响的控制策略并结合光伏电池模型进行了仿真验证。论文还研究分析了单相两级光伏并网逆变器的分时控制方法，仿真验证了该方法在任一时刻前后两级只有一个开关管工作在高频开关状态，有助于提高系统的效率。 本文给出了基于DSP2808的光伏并网发电系统的完整设计，包括系统的结构、拓扑的选择、控制资源的分配、功率器件选择、电感设计，以及变换器关键驱动电路和采样电路的设计。研制了一台3KW光伏并网变换器原理样机，进行了原理验证实验，仿真和实验结果表明上述分析的有效性和合理性。最后针对微电网系统应用需求，基于数字锁相环存储波形，研究了微电网并网故障快速检测方法。 【关键词】：光伏系统 并网控制 锁相 总谐波含量 故障检测
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 能源危机与可再生能源12
• 1.1.2 光伏发电的优缺点12-13
• 1.1.3 世界光伏产业发展的现状和趋势13-14
• 1.2 光伏并网发电技术14-18
• 1.2.1 光伏发电系统的分类14-15
• 1.2.2 单相光伏并网发电拓扑简介15-17
• 1.2.3 光伏并网逆变器的研究热点17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-19
• 第二章 最大功率点跟踪技术19-25
• 2.1 光伏电池数学模型和特性19-21
• 2.2 MPPT 技术21-24
• 2.2.1 MPPT 方法介绍21-23
• 2.2.2 扰动观察法仿真分析23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 并网电流控制技术25-41
• 3.1 电压电流环的设计25-36
• 3.1.1 电流环设计26-28
• 3.1.2 电压外环设计28-30
• 3.1.3 电网电压前馈与直流母线电容纹波补偿30-34
• 3.1.4 比例谐振控制器34-36
• 3.2 一种单相两级光伏并网逆变器控制策略36-39
• 3.3 分时控制39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 基于 DSP2808 的单相两级光伏并网逆变器设计41-61
• 4.1 设计要求41
• 4.2 硬件设计41-51
• 4.2.1 辅助电源设计42-43
• 4.2.2 采样设计43-47
• 4.2.3 驱动设计47-50
• 4.2.4 BOOST 设计50
• 4.2.5 母线电容与并网滤波器设计50-51
• 4.3 软件设计51-57
• 4.3.1 DSP2808 资源分配51-52
• 4.3.2 程序框图52-53
• 4.3.3 数字锁相53-57
• 4.4 实验结果与分析57-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 分布式发电并网故障快速检测方法研究61-68
• 5.1 故障快速检测的需求61
• 5.2 模拟故障快速检测61-65
• 5.3 故障检测设计65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 总结和展望68-69
• 6.1 全文工作总结68
• 6.2 下一步工作设想68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文73

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