10KW太阳能光伏并网发电系统的研究

【摘要】：目前,太阳能正经历着由补充能源向替代能源发展的历史阶段。由于电力电子技术的快速发展以及人们对太阳能光伏并网发电重视程度的增加,使得太阳能光伏并网发电发展非常迅速。其中并网逆变器技术的发展在很大程度上提高了太阳能光伏并网发电的效率,降低了其发电成本。 本文主要是以安徽理工大学10KW并网发电系统为例,对太阳能光伏并网发电系统进行研究。首先分析的是太阳能光伏发电的现状和未来的发展前景,然后分析了太阳能光伏电池的发电原理,在此基础上对太阳能光伏电池进行了仿真。接着分析了几种常用的最大功率点跟踪控制算法,在比较了他们的优缺点后,提出了一种新的最大功率点跟踪控制的算法,证明了其在控制精度和控制速度上均能满足系统的要求。在主电路的选择上,本文选择了前级带Boost升压变换器的主电路结构,在前级升压环节先对光伏阵列输出的直流电压进行匹配,使其工作在最佳状态。本文提出对三相逆变器采用电压外环控制,电流内环控制的方案,在电压外环控制中使用的是电网电压前馈控制。 本文在理论分析的基础上,分别对太阳能光伏电池、最大功率点跟踪控制、太阳能光伏并网系统等进行了仿真研究,在仿真的基础上给出了硬件电路和主要的程序流程,并进行了实验的研究。在分析了仿真和实验结果后,证明本文设计的太阳能光伏并网逆变器可以保证其输出电流与电网电压相位相同,在理论与实验上都能并网成功。 图[79]表[3]参[52] 【关键词】：光伏发电 最大功率跟踪 空间电压矢量 并网策略 数字信号处理
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 国内外现状14-16
• 1.3 光伏发电系统简介16-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-19
• 2 太阳能光伏电池的工作原理及特性19-28
• 2.1 太阳光的性质19
• 2.2 太阳能光伏电池的发电原理19-20
• 2.3 太阳能光伏电池的特性20-23
• 2.3.1 太阳能光伏电池的等效电路20-21
• 2.3.2 太阳能光伏电池的外特性曲线21-23
• 2.4 太阳能光伏电池建模23-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 太阳能光伏发电的MPPT控制28-46
• 3.1 最大功率点跟踪控制的原理28-29
• 3.2 几种常用MPPT算法的分析与比较29-46
• 3.2.1 功率扰动观察法30-32
• 3.2.2 滞环比较法32-35
• 3.2.3 增量电导法35-36
• 3.2.4 固定电压控制法36-37
• 3.2.5 基于模糊控制的MPPT算法37-38
• 3.2.6 基于dp/de的MPPT算法38-44
• 3.2.7 MPPT控制算法仿真44-46
• 4 太阳能光伏发电并网控制的研究46-70
• 4.1 太阳能光伏并网系统功能结构46-54
• 4.1.1 主回路结构47-48
• 4.1.2 Boost升压变换器48-54
• 4.2 并网逆变器的控制策略54-65
• 4.2.1 空间电压矢量调制(SVPWM)技术54-56
• 4.2.2 SVPWM控制算法56-60
• 4.2.3 电流内环控制60-63
• 4.2.4 电压外环控制63-65
• 4.3 并网控制方案65-70
• 4.3.1 使逆变器输出功率因素为1的控制65-67
• 4.3.2 直流电压稳定的控制67-68
• 4.3.3 并网发电系统仿真模型及结果68-70
• 5 光伏并网逆变器的硬件与软件设计70-85
• 5.1 逆变器的硬件设计70-79
• 5.1.1 主电路的参数设计70-73
• 5.1.2 控制器73-74
• 5.1.3 辅助电源的设计74-75
• 5.1.4 DSP控制器的供电电路75-76
• 5.1.5 采样电路的设计76-79
• 5.2 光伏并网发电系统软件设计79-85
• 5.2.1 逆变器的软件设计79-81
• 5.2.2 监控系统软件设计81-85
• 6 光伏并网发电系统的实验调试85-92
• 6.1 光伏并网逆变器的实验调试85-86
• 6.2 实验波形分析86-90
• 6.3 上位机的监控显示90-92
• 7 研究总结与展望92-93
• 7.1 研究结论92
• 7.2 研究展望92-93
• 参考文献93-96
• 致谢96-97
• 作者简介97

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