电流型光伏并网逆变控制器研究及实现

【摘要】：随着经济的飞速发展,人类文明的不断进步,人类的环保意识逐渐增强。太阳能以其洁净、经济、储量丰富等优点备受关注,太阳能发电技术被人们一直看好。在太阳能发电并网系统中,并网逆变器成为了整个系统的核心。当今数字技术日新月异,使得专用的数字信号处理器芯片得以出现,保证了先进的控制策略在数字系统中得以实现。论文对光伏发电并网逆变控制器做了详细的阐述,在最大功率跟踪、并网控制策略和锁相器的设计等一些方面做了深入的研究。 论文首先介绍了当前光伏发电的背景和光伏发电系统的各种拓扑结构以及逆变技术的发展,并对并网逆变控制器的拓扑结构和控制系统进行了分析。 在此基础上,对并网逆变控制系统进行了硬件设计。并网逆变控制系统主回路为两级变换的拓扑结构：直流变换和逆变滤波两个环节。直流变换采用的是Boost直流升压电路来对直流电压进行升高,在直流升压电路后端设计了逆变电路和并网滤波器。为了保证并网电流与电网电压同频同相,在并网之前设计了锁相器。在系统的设计中,为避免强烈的电磁干扰,采取了控制板与主回路板分开设计的方法。控制板主要包括处理器核心电路,信号调理电路,采样电路和供电电源电路。论文中在各个器件参数的确定方面做出了详细的推导和计算。 同时,论文在定电压法、电导增量法等几种最大功率跟踪方法的基础上设计出了一种变步长断续扰动的最大功率跟踪的方法。在主回路的控制中利用了PID控制算法与神经网络相结合的方法来实现对逆变输出的控制；在并网锁相环中,设计了一种两次比较的可自动调节的锁相器来保证并网电流与电网电压同频同相。 最后,将整个系统各个部分电路组装进行联机调试。实验结果表明利用电流跟踪电网电压的并网逆变器的逆变效果良好,且并网电流能够跟踪电网电压,基本达到了并网要求。 【关键词】：光伏发电 并网逆变器 数字信号处理器 最大功率跟踪 锁相器
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 光伏并网发电逆变控制器研究的背景和意义9-10
• 1.2 光伏发电的现状及发展趋势10-14
• 1.2.1 国外光伏发电的现状及发展趋势10-12
• 1.2.2 我国光伏发电的现状及发展12-14
• 1.3 逆变控制技术在国内外的发展概况及发展趋势14-15
• 1.3.1 逆变控制技术概况14
• 1.3.2 逆变控制技术的发展14-15
• 1.4 并网逆变技术存在的问题及本文研究的目的和意义15
• 1.5 论文研究的主要内容15-17
• 2 光伏并网系统结构和并网逆变器17-25
• 2.1 光伏并网的结构17-22
• 2.1.1 集中式结构17-18
• 2.1.2 交流模块式结构18-19
• 2.1.3 串型结构19-20
• 2.1.4 多支路结构20-21
• 2.1.5 主从结构21
• 2.1.6 直流模块式结构21-22
• 2.2 逆变并网控制系统22-24
• 2.2.1 隔离型光伏并网逆变器结构22-23
• 2.2.2 非隔离型并网逆变器结构23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 单相并网系统主电路和控制系统设计25-51
• 3.1 单相并网逆变器的技术指标25-26
• 3.2 光伏发电并网系统介绍26-27
• 3.3 并网逆变系统总体结构及各模块功能27-29
• 3.3.1 系统总体结构27-28
• 3.3.2 系统各部分介绍28-29
• 3.4 硬件系统的各部分设计29-50
• 3.4.1 升压电路的分析29-31
• 3.4.2 升压变换电路的参数设计31-34
• 3.4.3 升压电路仿真实验34-35
• 3.4.4 并网逆变器主电路工作原理35-37
• 3.4.5 主电路功率器件的选择37-39
• 3.4.6 系统输出滤波器的设计39-43
• 3.4.7 并网控制器的设计43-50
• 3.5 本章小结50-51
• 4 最大功率点跟踪51-59
• 4.1 光伏电池模型及特性51-52
• 4.2 几种最大功率跟踪方法52-55
• 4.2.1 定电压法52-53
• 4.2.2 电导增量法53-54
• 4.2.3 扰动观察法54-55
• 4.2.4 梯度法55
• 4.3 变步长断续扰动法55-58
• 4.3.1 变步长断续扰动法的原理55-56
• 4.3.2 MPPT控制器的设计56-57
• 4.3.3 实验和分析57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 并网逆变控制策略的研究59-75
• 5.1 正弦脉宽调制逆变技术59-62
• 5.1.1 SPWM的基本原理59-60
• 5.1.2 SPWM生成方法60-61
• 5.1.3 SPWM生成的仿真实验61-62
• 5.2 并网逆变常用的控制方法62-67
• 5.2.1 数字和模拟的SPWM控制方法62-66
• 5.2.2 数字逆变器几种常用的控制方法66-67
• 5.3 基于PID的神经网络控制67-72
• 5.3.1 控制目的和方式67-69
• 5.3.2 PID神经网络的建立69-72
• 5.4 逆变控制系统仿真实验及分析72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 6 并网方式及锁相控制75-83
• 6.1 并网形式的研究75-77
• 6.1.1 电压型并网75-76
• 6.1.2 电流型并网76-77
• 6.2 锁相控制77-80
• 6.2.1 数字锁相环基本原理77-78
• 6.2.2 锁相电路的设计78-79
• 6.2.3 锁相工作过程79-80
• 6.2.4 锁相调节工作流程80
• 6.3 系统调试和分析80-82
• 6.4 本章小结82-83
• 7 结论83-85
• 7.1 全文总结83
• 7.2 展望83-85
• 参考文献85-89
• 攻读硕士学位期间发表的论文89-90
• 致谢90-92

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产业发展    孟强;

我国太阳能光伏发电产业趋势探讨    赵玉文;

直接数字式频率合成器的原理及应用    段传华，王建和，杜晋军

新型可再生能源发电馈网系统研究    刘志刚,汪至中,范瑜,郑琼林

可再生能源发电的发展现状及前景    张丽香;

光伏发电与资源环境    陈诺夫;白一呜;

太阳能光伏发电发展现状与趋势    蔡宣三;

光伏发电系统中逆变器技术应用及展望    陈维;沈辉;邓幼俊;舒杰;

PID一模糊控制的应用探讨    朱彤,任庆昌

光伏发电逆变技术的发展趋势及其解决方案    范莉平;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

三相交流电机SPWM变频调速系统设计及研究    彭军

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

太阳能光伏并网发电系统的分析与研究    马兆彪

基于TMS320LF2407A数字控制的逆变器试验研究    张宇飞

感应电机的模糊免疫控制研究    乔维德;

基于自调整模糊控制的直线电机矢量控制系统    周娟利;党智乾;

液压AGC电液伺服系统单神经元自适应控制与仿真研究    张建功;刘宝权;刘佳伟;

基于ADVISOR的电动汽车性能仿真研究    刘灵芝;

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;

30 kW太阳能并网发电系统的应用与运行    沈晨;陈晓明;

PID模糊控制器的改进    武昌俊

基于TMS320F2812的软件锁相技术    李旭;王鸣;

压电式气动伺服阀控制策略的研究    龙威;袁锐波;曾浩;张宗成;

基于STM32纯电动汽车电驱控制研究    胡伟明;

开关磁阻电机的模糊自适应PID控制    修杰;夏长亮;

模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究    乔美英;兰建义;

On Fuzzy-PI Control for Inverted Plasma Cutting Power Supply    

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 Application Study of Multi-level Inverter in the PVMS    

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;

直接转矩控制在拖动技术中的仿真与分析    黄波;林健;

船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究    冷欣

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

抗强振动干扰数字涡街流量计信号处理方法研究与低功耗实现    罗清林

基于混合系统理论的混合动力客车控制策略和参数优化研究    尹安东

数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用    杨金辉

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

波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究    曾智刚

Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究    陈江辉

基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究    冯小冬

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

水下作业机械手抓取力伺服控制的研究    汪步云

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

真空差压铸造系统加压模型建立与控制算法设计    马爱清

液压混合动力汽车能量再生系统特性仿真研究    邵建桥

基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计    岳光亮

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

大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究    高丽丽

EMI滤波器和开关电源防护设计    区健昌

CMOS锁相环PLL的设计研究    李桂华,孙仲林,吉利久

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

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

DSP与PC机串口的高速数据通信的实现    蔡琳洁,陶然,王卫江

直接数字式频率合成器的原理及应用    段传华，王建和，杜晋军

生物质能发电技术现状与展望    黄英超;李文哲;张波;

太阳能光伏系统中的低压电网拓扑结构优化    关守平;郝立颖;

蓬勃发展的青海省光伏事业    刘宏;

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

风/光互补混合发电系统优化设计    李爽

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

独立运行风/光互补电站控制监测系统的研究    定世攀

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

再生能源回馈电网系统中逆变器的研究    首福俊

SPWM逆变器带极点配置的重复控制研究    田斌

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

西门子小C形臂原理与维修    林森财,伍洪

一种带负载电流前馈的双闭环逆变控制的在线式UPS(英文)    黄玉水;丁雄勇;辛玉刚;

交直交矩阵变换器及其仿真研究    刘魏宏;朱建林;郭有贵;兰志勇;李辉;

Siremobil 2000 C形臂原理与维修    林森财;

基于FPGA的感应加热控制系统    周跃庆;刘栋苏;许任男;

一种新型家用光伏逆变控制一体机的设计探讨    张霆;杜卫军;

逆变控制焊机电源的主电路结构设计分析    何德孚

运用CPLD/FPGA实现电源逆变控制电路    岳彬;吴国强;余向明;

基于LPC2210嵌入式平台的潮流电站电能变换控制系统设计与开发    郁苗成;唐厚君;刘伟;

基于分布式发电的不对称电压调节器仿真    干磊;吴政球;曾议;张超;朱文慧;

电动汽车驱动系统逆变控制及特性分析    杨艳男;张立伟;吴家龙;刘杰;

西门子小C形臂原理与维修    林森财;伍洪;

MECALL 80μs高频X线机高频逆变器故障二例    邱洪;

变极性TIG焊电源二次逆变控制电路的设计    石红信;丁高剑;代乐宜;朱锦洪;宋书中;

太阳能建筑实现“零能耗”的可行性探讨——太阳能光伏发电技术在建筑上的应用    赵敏荣;胡希杰;

西门子POLYMOBIL Ⅲ型床边X线机Err14故障原因分析与排除    丁建国;赵卫星;许明;

1200kW/300kHz新型固态高频焊机的设计    刘永丰;李亚斌;彭咏龙;

5kW燃料电池分布式并网发电系统    朱选才;沈国桥;徐德鸿;

基于SOPC的三电平光伏逆变器SVPWM的设计与实现    杜超;陈阿莲;段彬;张承慧;

功率器件优化电子产品节能设计    

昂宝电子推出一系列AC/DC、CCFL低功耗芯片    小宇

科华技术：创新铸就典范    本报记者 陈梦婕

探访国产太阳能并网光伏电站    本报记者文雯

内蒙古新能源开发让世界瞩目    珊丹 杨大明

风光互补发电技术已具备推广条件    储叶来

草原新能源开发让世界瞩目    连中

Epower 进军中大功率 UPS 市场    

我盟移动式风光互补发电自动水控制系统获得国家专利    

数字化UPS/EPS系统控制关键技术及其应用研究    易龙强

配电网节能补偿应用中储能逆变控制技术研究    王存平

分布式供电系统中储能电池均衡管理及逆变控制技术研究    徐顺刚

小型风光互补发电系统控制和能量预测技术研究    姚传安

光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究    陈艳

海洋环境下船用太阳能光伏系统特性研究    孙玉伟

中小型风力发电单相并网逆变控制系统的研究    王瑞

光伏发电三相并网逆变控制系统    宫萍萍

光伏逆变测控系统的设计    王传宗

逆变电源控制方案的研究与实现    李志江

光伏发电系统并网逆变控制实验研究    王晓东

现代有轨电车牵引逆变器的开发    高志欣

基于DSP在线式UPS的研究    焦龙

并联逆变控制技术的研究及数字实现    张娟娟

感应加热电源逆变器数字控制技术的研究    王鸿隽

基于DSP的潮流电站电能变换及处理系统研究    赵晓青