基于DSP的光伏并网逆变器的研究

【摘要】：自从工业革命以来，以煤、石油、天然气为代表的传统化石能源得到了大规模的利用，极大的推动了人类社会的发展，使人类社会的生产力达到了一个新的阶段。但是，传统的化石能源并不是取之不尽用之不竭的。随着化石能源的日渐枯竭，人类开始不断的寻找替代能源。近年来，太阳能作为一种可再生的绿色能源越来越受到人类的青睐。它具有可再生，无污染的特点。光伏发电是太阳能发电中最具有代表性的一种形式。其中，光伏并网发电是太阳能利用的重要方向，具有广阔的前景。 本文重点分析了户用型屋顶式小功率的光伏并网逆变器的拓扑结构和控制方法，在设计中采用了无变压器无隔离的两级式结构，包括前级DC-DC变换器和后级DC-AC逆变器。前级DC-DC变换器采用升压斩波电路，在光伏系统中起到升压的作用，并能够实现光伏系统的最大功率点跟踪控制，提高光伏系统的利用效率。后级DC-AC逆变器采用电压型单相全桥逆变电路作为主电路拓扑，与前级DC-DC变换器通过直流母线连接，将直流母线中的直流电变换为交流电，输出的并网电流和电网电压频率和相位都一致，达到单位功率因数并网的目的。 本文采用模糊控制方法对光伏电池的输出进行控制，实现最大功率点跟踪。后级逆变电路中采用SPWM方法对逆变器的输出电流进行控制。系统采用DSP芯片作为主控芯片，使逆变器输出的并网电流能够跟踪电网电压。在理论分析的基础上，本文对最大功率点跟踪控制和并网电流控制分别搭建了MATLAB模型进行了仿真。仿真结果验证了控制方案的可行性。在此基础上分析并设计了电压电流检测电路、IGBT驱动电路、故障检测电路、并网同步电路等。并对基于DSP的系统的软件设计进行了分析，可以为单相并网逆变器的设计提供参考。 【关键词】：光伏并网 最大功率点跟踪 模糊控制 正弦波脉冲宽度调制
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 引言9-10
• 1. 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 太阳能光伏发电的国内外发展现状11-14
• 1.2.1 太阳能光伏发电的国外发展现状11-13
• 1.2.2 光伏产业的国内发展现状13-14
• 1.3 光伏并网发电系统概述14-17
• 1.3.1 光伏并网发电系统的组成14-15
• 1.3.2 光伏并网发电系统的优缺点15-16
• 1.3.3 光伏并网发电系统对逆变器的要求16-17
• 2 系统的控制方式及工作原理17-24
• 2.1 系统的控制方式的选择17-18
• 2.2 逆变器分类18-21
• 2.2.1 逆变器的拓扑分类18-19
• 2.2.2 逆变器的回路方式19-20
• 2.2.3 系统总体方案20-21
• 2.3 系统的工作原理21-24
• 2.3.1 前级 Boost 电路的工作原理21-22
• 2.3.2 后级 DC-AC 电路的工作原理22-24
• 3. 光伏并网逆变器的MPPT24-37
• 3.1 太阳能电池的原理24
• 3.2 最大功率点跟踪概述24-27
• 3.3 最大功率点跟踪的原理分析27-29
• 3.4 基于 Matlab/Simulink 的最大功率点跟踪的仿真实现29-37
• 3.4.1 光伏电池仿真模型的搭建29-32
• 3.4.2 控制器的输入和输出32
• 3.4.3 隶属度函数的形状32-33
• 3.4.4 模糊控制规则表33-34
• 3.4.5 光伏发电 MPPT 的仿真模型及结果34-37
• 4. 单相并网逆变器的控制方案37-48
• 4.1 单相并网逆变器的工作要求37
• 4.2 逆变器的控制方法37-39
• 4.3 SPWM 电流控制法39-43
• 4.4 电压无前馈环节时的仿真波形43
• 4.5 电压前馈环节对系统的影响43-48
• 5. 光伏并网发电系统的设计48-55
• 5.1 光伏逆变器的主电路48-49
• 5.2 控制电路的设计49-52
• 5.2.1 电压检测电路的设计49-50
• 5.2.2 电流检测电路的设计50
• 5.2.3 过零检测电路设计50-51
• 5.2.4 驱动电路51-52
• 5.3 并网同步的实现52-54
• 5.3.1 锁相环简介52-54
• 5.3.2 DSP 芯片事件管理器模块简介54
• 5.4 SPWM 波的输出控制54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-59
• 在学研究成果59-60
• 致谢60

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

太阳能光伏发电技术现状及其发展    赵晶;赵争鸣;周德佳;

基于Boost变换器的光伏并网逆变控制系统研究    许颇;张崇巍;张兴;曹仁贤;

直接电流单周控制Z源并网逆变策略研究    蒋立;张先飞;郑建勇;

太阳能光伏发电发展现状与趋势    蔡宣三;

基于DSP带同步锁相的逆变器控制    林征宇,吴建德,何湘宁

光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法    董密;罗安;

三相光伏并网系统的控制策略研究    郑诗程;夏伟;

基于模糊控制的光伏系统MPPT    陈广华;杨海柱;

基于DSP的SVPWM矢量控制系统的研究    田晓宇;吴延华;

光伏电池最大功率点的跟踪方法    程启明;程尹曼;汪明媚;倪仁杰;

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

数字控制PWM逆变电源关键技术研究    孔雪娟

太阳能光伏发电并网逆变装置    孙本新

再生能源回馈电网系统中逆变器的研究    首福俊

基于重复控制的逆变器复合控制技术研究    贲冰

3KW光伏并网逆变器的研制    肖巧景

光伏并网逆变器的研制    杨军

FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景    张志杰,叶海峰,汪翔

MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用    吴剑威;唐立新;

含有光伏电源的微网综述    王锡琳;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

利用PSPICE仿真分析PWM控制电路    赵涛,姜卫东

基于DSP和ISP1581的USB数据采集系统设计    陶玉贵;余红英;喻洁;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能光伏阵列的温度与红外特性分析    王培珍;

琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍    汪卫平;

基于LQ最优控制策略的交流混合磁轴承控制系统研究    陈艳;吴熙;王亦红;陆静;朱熀秋;

两轮自平衡机器人设计及LQ控制    阮晓钢;刘江;狄海江;李欣源;

基于OIF-Elman网络的光伏电源最大功率点跟踪方法研究    苏刚;龚威;潘雷;高瑞;王贝贝;

The Sliding Mode Control Method of Grid-Connected Inverter Applied to Three-Phase Intermittent Power Supply    

基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究    韩琳;李士杰;方科;张进;

交流混合磁轴承变刚度系数分析与控制系统研究    张维煜;阮颖;嵇尚华;孙晓东;朱熀秋;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

风光互补新能源发电技术研究综述    王育欣;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

大容量400Hz中频逆变器拓扑和数字控制技术研究    刘春喜

基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究    杨实

变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究    张红娟

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究    汪鹏飞

弧形直线电机伸缩门及其控制研究    张志华

基于逆变器的直流无源滤波器的优化设计及其可视化算法    况清龙

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

继电保护测试仪检定装置的研究与实现    王磊

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

改善永磁接触器动态分断过程的方法研究    张钢岭

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

EMI滤波器和开关电源防护设计    区健昌

单相PWM整流器主电路参数选择探讨    唐丽丽,郑琼林

小功率光伏并网逆变器控制系统的设计    李进国,金新民

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

人类理想的新能源——太阳能发电    陈幼松

电动车组PWM整流器—逆变器系统的防脉动控制    仲田清,易厚梅

应用Matlab对异步电机传动系统数字控制的稳定性研究    Y.Fu,彭海霞

无功补偿技术在光伏并网发电系统孤岛检测中的应用    禹华军,潘俊民

并网光伏系统最大功率点跟踪控制的一种改进措施及其仿真和实验研究    杨海柱;金新民;

光伏水泵系统及其控制的研究    苏建徽

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究    彭力

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

具有组合功能的智能化通用正弦逆变电源的研制    刘慧文

逆变电源控制方案的研究与实现    李志江

新型同步发电机PWM励磁调节器的研究    郭宝玥

SPWM逆变器带极点配置的重复控制研究    田斌

三相在线式UPS及其并联技术研究    白丹

PID控制器参数整定方法及其应用研究    何芝强

基于MATLAB/Simulink/GUIDE的PID工具箱的设计    贺居锋

三相光伏并网系统设计及其控制算法研究    王健

光伏并网逆变器复用技术仿真研究    胡楷;杨俊;单庆晓;

全数字化控制光伏并网逆变器的设计与实现    余运江;杨波;吴建德;邓焰;

500W光伏并网逆变器设计    杨海柱;金新民;刘洁;

株洲南车时代电气股份有限公司250kW/500kW光伏并网逆变器通过TUV认证    

光伏发电系统及其应用    刘志军;魏塔;

认证助艾默生网络能源进军光伏市场    顾华;韩新权;

20kW光伏屋顶并网发电系统    徐伟新 ,苏建徽 ,王斯成 ,汪海宁 ,邹昭平 ,黄焱

小功率光伏并网逆变器    王守仁;金新民;杨海柱;

带孤岛效应检测的单周控制三相并网逆变器    于小辉;梁志珊;

光伏并网系统研究    曹海红;

微网中并网逆变器的一种改进下垂控制策略研究    史玉立;

基于频率偏移法的光伏并网逆变器孤岛检测    陈曦;李亚楠;陈阿莲;杜春水;张承慧;

基于dsPIC的光伏并网发电系统研究    叶刚;

一种基于dsPIC30F4011的并网逆变器锁相控制方法    何占宁;夏东伟;刘玉朋;马秀秀;

基于间接电流控制的改进型双BUCK并网逆变器    侯世英;肖旭;彭文雄;张闯;

并网逆变器直流注入控制策略研究    郭小强;邬伟扬;关雅娟;

自主研制的10kW太阳能并网发电系统    于元;张志文;王文静;刘波;

LCL并网逆变器入网电流控制技术研究    徐志英;许爱国;谢少军;汤雨;

并网调节的不间断光伏电源    郑万雷;刘文良;

基于状态空间平均法的光伏并网逆变器控制建模(英文)    杨海柱;金新民;

京仪绿能光伏并网逆变器通过国际权威认证    黄倩

吕全亚：把复杂问题简单化    本报记者 孙人杰　实习生 钟天翼 黄星

光伏发电若要并网 直流先要变成交流    姜小莉 左裔

兆伏集团昂首光伏产业第一方阵    记者 姚秀峰

光伏逆变器在扬并网    记者 邹平　季煜

曹仁贤：清洁高效能源的守护者    本报记者 朱艳燕

世博会为我国光伏产业提供范本    辛桦

北京大型光伏逆变器基地奠基    记者 涂露芳

过度依赖国外市场 中国光伏优势未显    实习记者 孟凡君

上广电与AE联合抢滩中国太阳能并网逆变器市场    杨娜

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究    马琳

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

基于Z源网络的光伏并网逆变系统的研究    刘鸿鹏

多重电枢混合励磁风力发电系统的研究    杨勇

大功率光伏并网逆变系统研究    马亮

基于线性二次型最优控制的光伏并网发电系统的研究    李春玲

光伏发电并网系统的相关技术研究    赵杰

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

单相光伏并网发电系统的研究    单琳

低成本小功率光伏并网逆变器研究    丰瀚麟

两级式光伏并网逆变器及其功率解耦研究    王翀

单相光伏并网逆变器的研制    施韵

光伏并网逆变器的研究    曹建平

500W光伏并网逆变器的设计    朱铭炼

10kW光伏并网逆变器的研制    刘志强

基于模糊控制技术的三相光伏并网逆变器的研究    彭倬

1kVA单级式光伏并网逆变器的研制    孙继健

单相单级工频隔离光伏并网逆变器的研制    吴晓宾