光伏并网逆变器的研制

【摘要】： 太阳能发电是当今世界上可再生能源领域中最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的发电方式之一。本论文以太阳能发电系统为研究对象,以最大限度利用太阳能,无污染回馈电网为主要目标,开展了太阳能并网发电系统的理论和试验研究,具有重要的现实意义。 本文以建立额定输出电压约400V的太阳能电池板阵列,开发单相2KW的光伏发电并网系统为目的,开发、建设一套与之相配套试验装置,研制相应的控制软件平台,分别进行发电并网系统的基础控制理论的研究。 论文首先分析了并网逆变器的电流跟踪方式,应用新型的控制策略设计完成逆变器的控制方案,实现并网的功率因数为1。对太阳能发电系统及其控制策略分析之后,设计本文所述的MPPT控制方式。同时文中对太阳能发电系统的孤岛效应进行分析,研究其解决方案。 针对上述分析与研究,对系统进行了设计。选择无变压器、双级结构的并网逆变器,给出了系统主电路结构及参数选择的设计思想。以TI公司的数字信号处理芯片TMS320F2812为主控单元的控制系统以及驱动电路、保护电路以及逆变器电磁兼容的设计思想。 目前已开发研制了样机。实验结果表明:该系统基本很好的实现了本文提出的控制方案所应完成的各项功能。控制方案简单可行,实现了高质量、高性能的向电网输送能量的目的。 【关键词】：太阳能发电 并网逆变器 最大功率跟踪 孤岛效应 SPWM电流跟踪
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 引言10-17
• 1.1 太阳能的利用形式10-11
• 1.2 光伏技术的发展概况11-12
• 1.2.1 国外太阳能光伏发电的发展11
• 1.2.2 国内太阳能光伏发电的发展状况及前景11-12
• 1.3 目前光伏发电并网逆变器的研究12-15
• 1.3.1 光伏发电系统对并网逆变器的要求13
• 1.3.2 光伏并网逆变器的作用13-14
• 1.3.3 系统方案的比较14-15
• 1.4 本课题的主要任务15-17
• 第二章 并网逆变器控制策略的研究17-22
• 2.1 系统结构17
• 2.2 控制方案分析与实现17-20
• 2.2.1 并网逆变器的控制方案17-18
• 2.2.2 逆变器输出电流的控制方式18-20
• 2.3 并网逆变器的电流跟踪策略20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 太阳能电池特性及其最大功率跟踪控制22-35
• 3.1 太阳能电池的基本原理及工作特性22-26
• 3.1.1 太阳能电池的基本原理和构造22-23
• 3.1.2 太阳能电池的伏安特性23-24
• 3.1.3 影响太阳能输出特性的因素24-26
• 3.2 太阳能电池最大功率点跟踪方法和实现策略26-30
• 3.2.1 固定电压法26-27
• 3.2.2 扰动观察法27-29
• 3.2.3 导纳微分法29-30
• 3.3 系统控制方案设计30-34
• 3.3.1 DC/DC升压斩波器跟踪最大功率31-32
• 3.3.2 DC/AC全桥逆变器最大功率跟踪控制32-33
• 3.3.3 系统工作状况描述33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 系统设计与实现35-49
• 4.1 系统的性能指标35
• 4.2 主电路参数的设计35-42
• 4.2.1 DC/DC部分主电路设计36-40
• 4.2.2 DC/AC部分主电路设计40-42
• 4.3 控制系统设计42-45
• 4.3.1 电路中电量的检测及保护42-44
• 4.3.2 网压同步的检测44
• 4.3.3 驱动电路设计44-45
• 4.4 电磁兼容的设计45-47
• 4.5 DSP控制软件流程47-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第五章 光伏并网系统的孤岛效应及其防治策略49-54
• 5.1 孤岛效应及其危害49
• 5.2 孤岛效应的相关标准49-50
• 5.3 反孤岛效应策略的研究与实现50-53
• 5.3.1 被动法检测孤岛效应50-51
• 5.3.2 主动法检测孤岛效应51-52
• 5.3.3 反孤岛效应的方案与实现52-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 实验结果与分析54-57
• 6.1 电路调试54
• 6.2 实验波形及分析54-55
• 6.3 结论55-57
• 第七章 总结57-58
• 参考文献58-60
• 作者简历60-62

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