单相并网型太阳能微型逆变系统的仿真及控制研究

【摘要】：在世界能源形势愈发紧张的情况下，各国家都在大力发展清洁能源，其中光伏能源储量巨大、绿色无污染，已经成为清洁能源中的一个重要发展方向。典型的光伏发电系统由光伏电池、并网逆变器、保护装置等组成。光伏电池是由太阳能转换为电能的直接元件，并网逆变器负责将直流电能转换为交流电能并入电网，保护装置用于保护发电系统正常运行。本文主要对当前比较流行的单相光伏微型逆变系统及其仿真做了研究。 单相光伏微型逆变系统属于分布式发电系统，其主要特定是容量小，效率高，便于拓展，控制容易，成本低。本文首先分析了单相微型逆变器在国内外的发展背景以及研究现状。介绍了单相光伏并网系统的相关技术，包括最大功率跟踪技术、孤岛效应检测方法等。详细分析对比了几种单相光伏逆变电路拓扑结构，并在此基础上介绍了本设计中采用的基于反激变换器的单相光伏并网逆变器的结构与工作原理。 逆变器并网采用电流型控制方式，控制器控制输出电流始终与电网电压保持同频率、同相位，为此，在电流控制环路中采用PI调节器进行电流跟踪。根据单相并网逆变器各组成部分的工作原理，详细分析计算了光伏电池、反激变换器、控制器等的数学模型，并据此利用Matlab软件建立了并网逆变器的仿真模型。 根据所建立的Matlab仿真模型，进行了微型逆变器的发电实验仿真，通过观察实验输出波形不断调节PI控制器参数，使逆变器输出达到并网要求。记录并分析了仿真实验结果。结果证明了所建立模型仿真速度快、结果输出正确、能够完整的反应逆变器的工作过程。 【关键词】：光伏发电 微型逆变器 Matlab仿真 反激变换器
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 光伏微型逆变器在国内外的发展现状10-11
• 1.2.1 国外光伏微型逆变器的发展现状10-11
• 1.2.2 国内光伏微型逆变器的发展现状11
• 1.3 本课题研究的主要内容11-13
• 第2章 光伏并网逆变系统分析13-24
• 2.1 光伏电池板原理及特性13-15
• 2.1.1 光伏电池板的原理13-14
• 2.1.2 光伏电池板的特性14-15
• 2.2 光伏并网逆变系统分析15-17
• 2.2.1 光伏并网系统描述15-16
• 2.2.2 光伏逆变器电流源并网16
• 2.2.3 光伏逆变器电压源并网16-17
• 2.2.4 并网控制方法与策略17
• 2.3 最大功率点跟踪17-20
• 2.3.1 最大功率跟踪原理17-18
• 2.3.2 扰动观察法18-19
• 2.3.3 电导增量法19-20
• 2.4 孤岛效应20-23
• 2.4.1 内部有源检测法21-22
• 2.4.2 内部无源检测法22
• 2.4.3 外部检测法22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 单相光伏微型逆变器的结构与控制策略24-37
• 3.1 单相光伏微型逆变器的拓扑结构24-27
• 3.1.1 单相光伏并网逆变器的分类24-26
• 3.1.2 单相光伏微型逆变器的拓扑结构26-27
• 3.2 DC/DC 变换拓扑结构及控制策略27-33
• 3.2.1 反激变换器的结构27-28
• 3.2.2 反激变换器工作过程分析28-30
• 3.2.3 DC/DC 变换控制策略30-33
• 3.3 全桥逆变电路拓扑结构及控制策略33-36
• 3.3.1 逆变电路拓扑结构33-35
• 3.3.2 逆变电路控制策略35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 单相光伏微型逆变器并网控制及模型研究37-44
• 4.1 微型逆变器并网控制37-38
• 4.2 反激变换器模型38-40
• 4.3 控制器模型40-42
• 4.4 光伏电池板及正弦参考模型42-43
• 4.4.1 光伏电池板模型42
• 4.4.2 正弦参考模型42-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第5章 MATLAB 仿真实验44-50
• 5.1 单相光伏微型逆变器功率拓展44
• 5.2 单相光伏微型逆变器仿真模型44-46
• 5.2.1 微型并网逆变器模型44-45
• 5.2.2 微型逆变器仿真实验模型45-46
• 5.3 仿真实验结果分析46-49
• 5.3.1 光伏电池板仿真波形46
• 5.3.2 参考电流波形46-47
• 5.3.3 控制器输出波形47
• 5.3.4 微型逆变器输出波形47-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第6章 总结与展望50-52
• 6.1 总结50
• 6.2 发展与展望50-52
• 参考文献52-55
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果55-56
• 致谢56

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