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光伏并网逆变器单周期控制研究

作　者: 杨志强
导　师: 宋平岗
学　校: 华东交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 太阳能光伏并网最大功率点跟踪单周期控制数字信号处理器
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 255次
引　用: 2次
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内容摘要

随着世界性能源紧张和环境污染的加剧,世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能凭借其独特的优点而受到人们的高度重视,其中光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势,必将得到快速的发展。在光伏并网发电系统中,逆变器是不可或缺的一部分,其转换效率和稳定性直接影响到系统的转换效率和稳定性,因此逆变器的控制策略尤为重要。本文以国家自然科学基金项目“新型一体化独立供电的再生能源系统”为研究背景,以最大限度利用太阳能为主要目标,对并网逆变器的控制方法进行了较为深入的研究。本文首先分析了太阳能电池的模型及输出特性,比较了几种常用的最大功率点跟踪控制方案,最终采用一种改进的干扰观测法来实现太阳能最大功率点跟踪;其次,对单周期控制的原理及其可行性进行了比较详尽的分析,并将单周期控制的方法运用于三相并网逆变器,推导了基于单周控制思想的控制方程;然后,利用MATLAB/SIMULINK的软件平台,建立了光伏并网系统的仿真模型,并通过仿真加以验证。最后,采用高性能数字信号处理器TMS320F2812作为控制核心,设计了两级式光伏并网系统的软硬件,通过实验结果验证了本文采用方法的正确性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-20
  1.1 课题的研究背景及意义  8-10
  1.2 光伏并网发电系统概述  10-11
    1.2.1 光伏并网发电系统的构成  10
    1.2.2 光伏并网发电系统的分类  10-11
  1.3 光伏并网逆变器的发展  11-12
  1.4 光伏并网逆变器拓扑与控制策略  12-18
    1.4.1 主电路的拓扑结构  12-14
    1.4.2 光伏并网逆变器的控制策略  14-18
  1.5 本文研究的主要内容  18-20
第二章 MPPT 控制技术的研究及实现方案  20-32
  2.1 太阳能电池的特性  20-24
    2.1.1 太阳能电池的工作原理  20-21
    2.1.2 太阳能电池的等效电路  21-22
    2.1.3 太阳能电池的输出特性  22-23
    2.1.4 光伏阵列数学模型  23-24
  2.2 最大功率点跟踪的控制方法  24-29
    2.2.1 扰动观察法  25-26
    2.2.2 电导增量法  26-27
    2.2.3 定电压跟踪法  27-29
  2.3 DC/DC 电路的 MPPT 功能实现  29-30
    2.3.1 DC/DC 拓扑的选取  29
    2.3.2 并网逆变器的最大功率控制方法  29-30
  2.4 本章小结  30-32
第三章单周期控制技术  32-41
  3.1 单周期控制技术的基本原理  32-35
    3.1.1 传统的反馈技术  32-34
    3.1.2 单周期控制技术  34-35
  3.2 单周期控制技术的一般理论  35-37
  3.3 单周期技术的可行性分析  37-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章三相并网逆变器的单周期控制技术  41-52
  4.1 单周期控制的并网逆变器的基本原理  41-42
  4.2 单周期控制的并网逆变器的数学模型  42-48
  4.3 单周期控制电路原理分析  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章三相并网系统的MATLAB 仿真  52-66
  5.1 MATLAB/SIMULINK 软件简介  52-53
  5.2 三相并网系统的仿真  53-58
    5.2.1 前级MPPT 的仿真模型  53-55
    5.2.2 后级三相并网逆变器的单周期仿真模型  55-58
  5.3 仿真结果及分析  58-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章三相并网系统的设计与实现  66-80
  6.1 系统技术参数  66
  6.2 主电路硬件设计  66-70
    6.2.1 Boost 电路参数选择  66-69
    6.2.2 DC/AC 电路主要参数设计  69-70
  6.3 驱动电路设计  70-71
  6.4 控制系统硬件设计  71-75
    6.4.1 控制芯片的选取  72
    6.4.2 复位电路  72-73
    6.4.3 电量信号采样调理电路设计  73-74
    6.4.4 保护电路设计  74-75
  6.5 控制系统软件设计  75-78
    6.5.1 控制系统软件总设计  76
    6.5.2 主程序设计  76-77
    6.5.3 定时器中断子程序  77-78
    6.5.4 控制系统软件干扰措施  78
  6.6 实验结果及分析  78-79
  6.7 本章小结  79-80
第七章结论与展望  80-81
  7.1 论文工作总结  80
  7.2 进一步工作的设想  80-81
参考文献  81-84
个人简历在读期间发表的学术论文  84-85
致谢  85

光伏并网逆变器单周期控制研究

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