光伏并网发电系统中逆变器的研究与设计

【摘要】：当今世界，环境污染和能源短缺的问题日益严重，寻找新能源，使用新能源，是社会发展的必然趋势，寻找一种储备大、无污染的新能源已经成为世界各国的重要战略计划。在众多新能源中，太阳能无论从质，还是从量上都无疑是其中的佼佼者。那么，如何使用太阳能，如何更高效的使用太阳能，就成为了我们广大研究人员需要努力的方向。 如今，太阳能光伏利用的发展趋势是光伏并网发电系统。如何将光伏电池采集的太阳能最大化的转换为高质量电能，其关键就是逆变器，所以本文对光伏并网系统中的逆变器进行了研究和设计。本文的主要研究内容有： 首先，根据设计的要求和性能指标，选择了系统的类型，确定了系统的控制策略，调制方式以及滤波器的结构和参数。在此基础上，给出了系统的数学模型，并对系统在不同控制方式下的性能进行了理论分析，对后文硬件的设计提供了极为有效的帮助。 其次，MPPT（最大功率点跟踪）是光伏系统中经常遇到的问题，本文介绍了几种常用的MPPT方案，对这几种方案进行了详细的分析和对比，给出了几种方案的优缺点，在结合自身研发的实际情况下提出了本文的MPPT方案。 然后，以Tl公司的数字处理芯片TMS320F2812为主控芯片，设计了逆变器的硬件电路和软件流程。硬件电路主要包括：逆变主电路，信号采集电路，DSP外围电路，驱动电路，保护电路。软件部分主要有：软件锁相环的设计，SPWM信号的产生。 最后，针对光伏并网系统中出现的孤岛问题，本文采用主动频率扰动检测法，并给出了实现的方案和流程图，仿真结果验证了该方法的可行性。 【关键词】：并网 MPPT DSP 孤岛效应 软件锁相
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 太阳能与光伏并网发电10-14
• 1.1.1 太阳能的光伏利用发其优点11-12
• 1.1.2 光伏发电的发展趋势是并网发电12-13
• 1.1.3 光伏并网逆变器简介13-14
• 1.2 国内外光伏并网发电现状14-17
• 1.2.1 国外光伏并网发电的发展和现状14-16
• 1.2.2 我国迫切需要发展光伏并网发电技术16-17
• 1.3 目前光伏并网发电存在的问题17
• 1.4 本文所做工作17-20
• 第2章 光伏并网系统的类型选择和控制策略方案20-28
• 2.1 光伏并网发电系统的分类20-22
• 2.1.1 可调度式和不可调度式20-21
• 2.1.2 单级式和多级式21-22
• 2.2 光伏并网系统类型选择22-23
• 2.2.1 逆变器拓扑方案的选择22-23
• 2.3 调制方式的确定23
• 2.4 控制策略方案的选择23-27
• 2.4.1 电流瞬时值反馈与三角波比较控制24-25
• 2.4.2 电流瞬时值反馈滞环控制25-26
• 2.4.3 重复控制26
• 2.4.4 无差拍控制26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 MPPT 的研究28-36
• 3.1 光伏阵列的输出特性28-30
• 3.1.1 光伏阵列28-29
• 3.1.2 光伏阵列的 I-V 特性29
• 3.1.3 光伏电池的 P-V 特性29-30
• 3.2 MPPT 的控制策略30-32
• 3.2.1 MPPT 的基本原理31
• 3.2.2 固定电压法（CVT）31-32
• 3.2.3 扰动观测法（P&0）32
• 3.3 MPPT 控制方案设计与实现32-34
• 3.3.1 MPPT 控制的设计方案33-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 交流侧滤波电路的设计36-46
• 4.1 LCL 滤波电路的结构与参数确定36-41
• 4.2 滤波器中尖峰抑止结构的设计41-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 系统的数学模型与仿真分析46-52
• 5.1 系统在无控制和 PI 控制下的性能分析48-50
• 5.1.1 无控制时系统的性能研究48-49
• 5.1.2 PI 调节器的设计及经 PI 校正后系统性能研究49-50
• 5.2 本章小结50-52
• 第6章 基于 DSP2812 的逆变器的硬件与软件设计52-74
• 6.1 逆变主电路与技术指标52-53
• 6.2 逆变器的硬件设计53-56
• 6.2.1 逆变输出电流采集电路53-54
• 6.2.2 电网电压同步信号采集电路54
• 6.2.3 光伏电池板直流电流电压检测电路54-55
• 6.2.4 保护电路55-56
• 6.3 逆变器的软件设计56-67
• 6.3.1 系统启动程序56-58
• 6.3.2 光伏并网逆变器的锁相方法58-67
• 6.4 并网反孤岛检测方法67-72
• 6.4.1 孤岛效应67-68
• 6.4.2 国际通用标准68
• 6.4.3 反孤岛检测系统的模型68-69
• 6.4.4 并网孤岛效应检测方法69-72
• 6.5 本章小结72-74
• 第7章 总结和展望74-76
• 7.1 总结74
• 7.2 展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80

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