单级式光伏并网逆变器控制技术研究与实现

【摘要】：随着化石能源的逐渐枯竭,近些年来对新能源的研究成为了热点,太阳能的储量接近无限,已经成为目前最理想环保的新能源之一,其中光伏并网发电极具实用价值而成为研究和发展的重点。 本文研究目的是设计一种适用于单级式光伏并网逆变器的控制方法,主要包括最大功率跟踪,并网控制和孤岛检测方法。本文首先分析光伏并网发电系统,明确了太阳能电池板配置方法和电网指标,通过对并网逆变器的拓扑比较,本系统决定采用结构简单,安全性高的单级式电路。其次,总结比较了几种常见的最大功率跟踪算法并分析了单级式并网逆变器的母线崩溃现象,因而设计了变步长干扰观测法来解决母线崩溃问题,提高了最大功率跟踪效率。再次,详细研究了并网逆变原理,选择效率较高的单极性工作方式,并分析了单极性下固有的过零点震荡现象,通过对控制系统的建模分析提出了基于重复控制的分点PI控制算法来实现并网电流波形平滑且与电网电压保持同步。最后分析孤岛现象,研究设计了被动式和主动式孤岛检测方法,防止孤岛效应对逆变器和维护人员造成损害。 根据以上分析设计,本文将上述控制算法在DSP平台上进行了实现,设计了1700W实验样机,并进行详细的实验测试,实验结果表明逆变器工作效率最高可达92.49%,额定功率下电流总谐波畸变率为1.2%,功率因素为1,说明控制效果良好。 【关键词】：单级式光伏逆变器 最大功率跟踪 并网算法 孤岛检测
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 引言9-13
• 1.1 课题研究背景与意义9-11
• 1.2 光伏并网逆变器研究现状11-12
• 1.3 本文研究内容12-13
• 第二章 光伏并网逆变器整体概述13-22
• 2.1 小型光伏并网发电系统13-15
• 2.1.1 太阳能电池板13-14
• 2.1.2 光伏并网逆变器14-15
• 2.1.3 公共电网15
• 2.2 逆变器总体设计15-21
• 2.2.1 拓扑结构分析15-17
• 2.2.2 逆变器硬件系统17-20
• 2.2.3 逆变器工作原理分析20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 最大功率跟踪技术设计22-31
• 3.1 最大功率跟踪研究22-24
• 3.1.1 最大功率跟踪原理22
• 3.1.2 最大功率跟踪控制算法研究22-24
• 3.2 单级式逆变器最大功率跟踪算法24-30
• 3.2.1 母线崩溃现象24-26
• 3.2.2 最大功率跟踪算法设计26-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 并网逆变控制技术设计31-47
• 4.1 并网逆变技术31-37
• 4.1.1 逆变器脉宽调制技术31-33
• 4.1.2 单极性工作方式研究33-34
• 4.1.3 单极性过零点畸变现象34-37
• 4.2 并网控制算法研究37-43
• 4.2.1 控制系统建模37-38
• 4.2.2 系统稳态误差分析38-41
• 4.2.3 基于重复控制的分点PI控制41-43
• 4.3 并网控制算法设计43-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 孤岛效应检测47-55
• 5.1 孤岛特性研究47-48
• 5.2 孤岛效应检测方法48-51
• 5.2.1 被动式检测方法48-50
• 5.2.2 主动式孤岛检测法50-51
• 5.3 孤岛检测方法设计51-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 基于DSP的控制算法实现55-63
• 6.1 控制软件总体设计55-60
• 6.1.1 捕获中断56-58
• 6.1.2 采样中断58-59
• 6.1.3 操作中断59-60
• 6.2 逆变器工作流程设计60-62
• 6.3 本章小结62-63
• 第七章 实验结果及分析63-70
• 7.1 最大功率跟踪试验63-64
• 7.2 并网逆变试验64-67
• 7.2.1 关键技术指标64-66
• 7.2.2 单极性与双极性效率比较66-67
• 7.3 孤岛检测试验67-69
• 7.3.1 被动式孤岛检测试验67-68
• 7.3.2 主动式孤岛检测试验68-69
• 7.4 本章小结69-70
• 第八章 总结与展望70-72
• 8.1 本文工作总结70
• 8.2 工作展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75
• 攻硕期间取得的研究成果75

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