小容量单相光伏发电并网系统设计与研究

【摘要】：当代我国经济正高速发展，社会电力需求呈现快速增长态势，同时我国资源相对匮乏、传统能源导致环境污染严重，因而新能源发电技术正引起广泛关注。其中光伏发电并网系统因其具有独特优势，有望成为未来新能源应用主要方式之一。本文密切结合工程实际需要，从系统拓扑结构特性研究、主电路参数设计、单相全桥逆变单元及最大功率跟踪控制研究、系统硬软件优化设计、工程应用技术等角度，探讨了典型小容量单相光伏发电并网系统设计应用相关技术。 本文首先分析研究了光伏发电技术研究现状及小容量光伏发电并网系统的定义、特点、研究现状等。在此基础上，以基于Boost升压电路、罗氏升压电路典型系统为例，对比仿真研究了不同拓扑结构小容量单相光伏发电并网系统的差异；然后对于不同拓扑结构系统中共同的核心器件，比如光伏阵列、储能电感、直流电容，进行了相应的参数选择方法研究。这些工作都将有利于进行具体系统设计时，确定正确合理的拓扑结构及其参数。 在系统拓扑结构确定后，本文对其控制策略进行了深入研究。其一，研究了单相全桥逆变电路控制中各种传统电流控制方式优缺点；通过在电流无差拍控制中应用前后效果的仿真，深入研究了功率前馈控制的特性；在此基础上提出了一种新型前馈功率预测控制方法，并通过对比仿真印证了新型控制策略的优越性。其二，总结分析了各种经典光伏最大功率跟踪控制策略，结合所提的新型前馈功率预测控制方法，通过理论分析推理，提出了一种全新的MPPT控制思路及其相应的实现方法。 实际产品研发中，系统硬软件的设计工作至关重要。本文以信号采集与调理、系统电磁兼容设计为例，对典型小容量单相光伏发电并网系统研发时，其硬件优化设计的思路与方法进行了探讨研究；同时，从数据传输优化配置、程序算法优化选择与代码精炼、系统软件辅助保护设计三个角度，具体解析了实际产品开发中常见的系统软件优化设计方法。最后，针对实际系统开发调试中的若干具体问题，提出了切实可行的解决思路与方法。 【关键词】：小容量 光伏发电 前馈功率预测 最大功率跟踪 优化设计
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 光伏发电概论10-11
• 1.2 小容量单相光伏发电并网系统研究现状11-13
• 1.3 本文主要的研究内容13-15
• 第二章 系统拓扑分析与参数设计15-31
• 2.1 系统拓扑结构研究15-26
• 2.1.1 Boost 电路特性16-19
• 2.1.2 罗氏升压电路特性19-21
• 2.1.3 不同拓扑结构系统特性仿真研究21-26
• 2.2 典型参数设计26-29
• 2.2.1 光伏阵列设计26-27
• 2.2.2 储能电感选择27-29
• 2.2.3 直流电容选型29
• 2.3 本章小结29-31
• 第三章 控制策略研究31-48
• 3.1 单相全桥逆变控制31-42
• 3.1.1 传统电流控制方式概述32-33
• 3.1.2 有无功率前馈的电流无差拍控制仿真对比研究33-37
• 3.1.3 新型前馈功率预测控制研究37-42
• 3.2 最大功率跟踪控制研究42-47
• 3.2.1 经典 MPPT 控制方法概述42-44
• 3.2.2 新型最大功率跟踪控制策略44-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 系统优化设计与调试48-65
• 4.1 硬件优化设计方法48-55
• 4.1.1 信号采样与调理49-52
• 4.1.2 系统电磁兼容设计52-55
• 4.2 系统软件优化设计55-60
• 4.2.1 数据传输优化配置55-56
• 4.2.2 算法优化选择与代码精炼56-59
• 4.2.3 系统软件辅助保护设计59-60
• 4.3 典型系统工程调试经验总结60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 附录 攻读学位期间取得的研究成果73

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