太阳能光伏发电单相并网逆变器研究

【摘要】：在太阳能开发和利用过程中,光伏发电并网系统以其运行成本低和供电稳定性,越来越受到人们的重视。本文以太阳能光伏发电单相并网逆变器为对象,研究太阳能光伏发电与电网连接的相关技术问题。 首先,在建立光伏电池仿真模型的基础上,本文分析了最大功率点跟踪原理,详细介绍了两种最常用的扰动观察法和电导增量法,在两种方法的基础上提出了本文所采用的改进型扰动观察法,利用Matlab仿真验证了光伏阵列最大功率点跟踪。 其次,分析逆变电路的原理和结构,利用推挽式DC/DC变换电路和全桥式DC/AC逆变电路构建系统主电路,改进电流跟踪方式,利用PI调节和电压前馈控制,使并网电流同步跟踪电网电压,并建立系统Matlab仿真模型,仿真结果验证了控制策略的正确。 再者,孤岛效应涉及到电网和光伏发电系统的安全运行。根据本文系统的特点,在分析各种常用的主动式和被动式孤岛检测方法的基础上,提出了过/欠电压检测和电压相位突变检测相结合的方法来检测孤岛效应,详细分析了工作原理,并进行了仿真验证。 最后,基于TMS320LF2407A设计出单相并网逆变系统的主控制电路,包括最小系统、时钟电路、驱动电路、采样电路等；并详细介绍了DC/DC和DC/AC电路的控制过程,给出系统软件主程序、同步中断子程序等流程图。根据并网逆变器的锁相原理构建基于TMS320LF2407A并网逆变器的数字锁相,使并网电流能实时跟踪电网电压,实现了系统硬件电路设计和控制策略。 【关键词】：最大功率点跟踪 并网 Matlab仿真 孤岛效应 锁相
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 太阳能光伏发电的背景与意义11
• 1.2 太阳能光伏发电的优点11-12
• 1.3 国内外光伏发电现状12-13
• 1.4 光伏发电系统组成13-14
• 1.5 光伏发电系统分类14-15
• 1.6 本文主要研究内容15-17
• 2 光伏发电和最大功率点跟踪17-33
• 2.1 光伏发电原理17-18
• 2.2 光伏电池等效电路18-19
• 2.3 光伏电池基本特性19-21
• 2.4 光伏电池仿真21-25
• 2.5 最大功率点跟踪(MPPT)25-30
• 2.6 最大功率点跟踪(MPPT)仿真30-33
• 3 并网逆变器设计33-46
• 3.1 光伏并网发电逆变电路原理与结构分类33-34
• 3.2 并网逆变器主电路设计34-35
• 3.3 单相并网逆变器的控制目标35-36
• 3.4 正弦波脉宽调制(SPWM)技术36-38
• 3.5 改进型电流跟踪方式38-42
• 3.6 系统Matlab仿真42-46
• 4 孤岛效应46-53
• 4.1 孤岛效应定义及其检测标准46-47
• 4.2 孤岛效应检测常用方法47-49
• 4.3 光伏发电系统孤岛检测分析49-51
• 4.4 孤岛检测仿真分析51-53
• 5 光伏并网逆变器控制电路和软件设计53-69
• 5.1 TMS320LF2407A功能介绍53-54
• 5.2 光伏并网逆变器控制系统54-55
• 5.3 系统控制过程55-58
• 5.4 主控单元电路和保护电路设计58-62
• 5.5 TMS320LF2407A软件控制流程62-64
• 5.6 基于TMS320LF2407A的并网逆变器数字锁相64-69
• 6 总结与展望69-71
• 附录A71-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73-74
• 参考文献74-76

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