太阳能光伏发电并网控制系统的研究

【摘要】：随着世界能源短缺问题的日益严重,太阳能作为世界公认的理想替代能源得到越来越广泛的应用。在光伏发电系统中,光伏电池阵列输出特性具有非线性特征,并且其输出受光照强度、环境温度和负载情况影响,本论文就是在此背景下,对太阳能并网发电系统中的核心器件并网逆变器进行了较为深入的研究。 太阳能光伏并网发电系统的两个核心部分是太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)控制和光伏并网逆变控制。 本文首先详细介绍了光伏电池的工作原理及工作特性,将光伏电池工作的等效电路和数学模型进行了详尽的阐述,然后通过熟悉逆变器的电路结构提出并网结构的光伏并网逆变器;其次通过研究、比较各个传统的MPPT控制算法,指出各自优缺点,并针对DC/DC和DC/AC并网逆变器提出了MPPT控制的实现流程;最后,采用TI公司的TMS320LF2407作为主控芯片,应用MATLAB中的POWER SYSTEM BLOCKSETS工具软件建立了光伏并网发电系统的动态模型,对光伏系统进行仿真。仿真曲线表明这种控制策略和设计的动态模型能够满足并网要求,系统可安全、稳定运行。 【关键词】：光伏 并网发电 最大功率点跟踪 MATLAB
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.1.1 全球能源危机与环境问题9-10
• 1.1.2 太阳能光伏发电的优点10
• 1.2 国内外发展现状10-12
• 1.2.1 国外太阳能发电的历史和发展情况10-11
• 1.2.2 我国太阳能发电的发展情况11-12
• 1.3 本课题研究的意义12
• 1.4 本文主要的研究内容12-13
• 2 光伏并网发电系统13-23
• 2.1 光伏发电系统的组成13-16
• 2.1.1 光伏阵列结构13-14
• 2.1.2 负载特性14-15
• 2.1.3 变换器15-16
• 2.2 太阳能电池的基本原理16-19
• 2.3 并网逆变器19-22
• 2.4 本章总结22-23
• 3 逆变器控制部分的软件设计23-39
• 3.1 TI 公司的DSP 作为控制芯片23-24
• 3.2 最大功率点跟踪的原理24-25
• 3.3 几种最大功率点跟踪方法25-33
• 3.3.1 恒定电压法25-27
• 3.3.2 电导增量法27-28
• 3.3.3 扰动观察法28-31
• 3.3.4 模糊逻辑控制31-32
• 3.3.5 其他MPPT 方法32-33
• 3.4 利用TMS320 型DSP 芯片实现SPWM 算法33-37
• 3.4.1 正弦脉宽调制SPWM 原理33-35
• 3.4.2 SPWM 波形的实现35-37
• 3.5 本章总结37-39
• 4 系统总体设计39-55
• 4.1 系统总体电路设计39-41
• 4.2 控制电路设计41-50
• 4.3 系统软件设计50-54
• 4.4 本章总结54-55
• 5 基于 MATLAB 的 SIMUlink 仿真55-65
• 5.1 MATLAB 仿真软件综述55-58
• 5.1.1 MATLAB 综述55-57
• 5.1.2 SIMUlink 综述57-58
• 5.2 利用MATLAB 进行系统功率输出级的仿真58-64
• 5.2.1 系统仿真模型58-60
• 5.2.2 仿真结果分析60-64
• 5.3 本章总结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间所发表的学术论文目录70-71

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