具有MPPT功能的太阳能发电并网逆变器

【摘要】：当前社会的环境污染问题日益严重,各种能源也出现短缺现象,这促使人们开始开发利用再生能源,这当中比较引发关注的方式就包括太阳能中的光伏并网发电。本文就具备MPPT的太阳能发电三相并网逆变器进行设计。本文的仿真基于光伏电池物理等效模型,建立了光伏电池的数学模型。基于所建立的数学模型,采用Simulink模块构建了光伏电池仿真模型,搭建仿真电路验证了光伏电池仿真模型的输出特性。在介绍光伏电池输出特性及其仿真模型的基础上研究了最大功率点跟踪的方法和原理,并介绍常见几种MPPT方法,重点对扰动观察法运用Matlab/Simulink进行了仿真。光伏电池的MPPT控制一般都是通过DC/DC变换电路来完成的。此次研究建立了以Boost电路为核心实现光伏发电系统MPPT的仿真模型,在此基础上,结合扰动观察法并对此算法运用Matlab/Simulink进行仿真。光伏并网系统选用三相桥式逆变器,采用电感滤波方式,为了使并网电流与电网电压达到相同频率相同相位,并且可以控制并网电流和功率的大小。此设计选择基于电流前馈解耦的双闭环控制方式,并选用双极性SPWM进行调制。基于理论分析和仿真研究,搭建了太阳能发电并网平台,通过DSP数字控制实现了三相逆变器的并网运行。实验与仿真相互印证,证实本文所提方案的可行性和有效性。 【关键词】：光伏电池 光伏并网 MPPT Boost 三相逆变器
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 选题意义9-11
• 1.1.1 太阳能发电的优缺点9-10
• 1.1.2 国内外太阳能光伏发电现状与发展趋势10-11
• 1.1.3 太阳能发电产业未来发展道路上的问题研究11
• 1.2 太阳能光伏发电系统的分类11-13
• 1.2.1 独立光伏发电系统11-12
• 1.2.2 并网光伏发电系统12-13
• 1.2.3 混合光伏发电系统13
• 1.3 光伏发电系统逆变器的拓扑结构13-15
• 1.3.1 单级式光伏并网逆变器13-14
• 1.3.2 两级式光伏并网逆变器14-15
• 1.4 论文所研究的主要内容15-16
• 第2章 光伏电池的基本原理及工作特性16-25
• 2.1 光伏电池的结构16
• 2.2 光伏电池的发电原理和表征参数16-19
• 2.2.1 光伏电池原理17-18
• 2.2.2 太阳电池的表征参数18-19
• 2.3 太阳电池的等效电路19-21
• 2.4 光伏电池阵列21-22
• 2.5 基于SIMUlink的光伏电池仿真22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 光伏电池最大功率点跟踪算法的研究25-37
• 3.1 光伏系统最大功率点跟踪的原理25-30
• 3.1.1 几种常用MPPT技术及比较25-29
• 3.1.2 运用扰动观察法进行仿真研究29-30
• 3.2 DC-DC变换电路实现MPPT30-34
• 3.2.1 Boost变换器工作原理31-32
• 3.2.2 Boost变换器器件选择32-34
• 3.3 Boost变换器实现MPPT阻抗匹配问题34-35
• 3.4 仿真研究35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 光伏逆变器的并网设计与控制37-52
• 4.1 光伏并网控制系统的工作原理37-41
• 4.1.1 三相电压型桥式逆变电路37-39
• 4.1.2 三相光伏并网控制系统的设计39-40
• 4.1.3 三相光伏并网逆变器滤波电感仿真参数计算40-41
• 4.2 光伏并网三相逆变器的数学建模41-42
• 4.3 光伏并网控制系统的控制42-49
• 4.3.1 电流内环43-47
• 4.3.2 电压外环47-48
• 4.3.3 锁相环48-49
• 4.4 光伏并网控制系统的仿真研究49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 并网逆变器硬件及软件的设计实现52-64
• 5.1 并网逆变器实验系统主电路及控制结构框图52-53
• 5.2 逆变器并网关键环节设计53-55
• 5.2.1 并网电感实验参数设计53-54
• 5.2.2 检测电路的设计54-55
• 5.3 控制电路硬件构成55-58
• 5.3.1 控制电路整体构成55-56
• 5.3.2 供电电路与复位电路56
• 5.3.3 电压电流采样电路56-57
• 5.3.4 开关管驱动电路57-58
• 5.4 控制软件流程图58-60
• 5.4.1 主程序流程图58-59
• 5.4.2 中断服务子程序流程图59-60
• 5.5 实验验证60-63
• 5.5.1 逆变器独立运行60-61
• 5.5.2 锁相环实验61-62
• 5.5.3 并网实验62-63
• 5.6 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果68-69
• 致谢69-70
• 作者简介70

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