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单相光伏并网逆变器控制策略的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 03:56:14
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单相光伏并网逆变器控制策略的研究【摘要】:进入21世纪,太阳能在发电领域的应用也已步入了一个新的高度,逆变器作为光伏发电系统最关键的环节,是影响系统能量转换效率的重要因素之一。因此

【摘要】:进入21世纪,太阳能在发电领域的应用也已步入了一个新的高度,逆变器作为光伏发电系统最关键的环节,是影响系统能量转换效率的重要因素之一。因此,对光伏并网系统逆变器控制方法的探讨具有重大的意义,本文首先介绍当前国内外光伏发电及逆变器控制技术的研究现状,然后分析并网逆变器的工作原理,在此基础上,针对单相两级式并网逆变器的控制策略进行研究。本文的主要研究内容具体如下:(1)运用单指数数学模型对光伏电池的输出特性进行研究,对光伏电池等效电路中的各个参数分别建模分析,结合光伏电池厂商提供的电池基本参数,详细分析了光照及温度等环境因素对光伏电池输出特性的影响。(2)在对常用的MPPT优缺点进行比较的基础上,考虑到变步长电导增量法跟踪精度高、Newton插值法跟踪速度快的优点,提出一种变步长电导增量法和Newton插值法相结合的改进算法,并详细给出了该算法的步骤和应用领域,通过仿真结果的对比,验证了该算法的可行性。(3)针对光伏并网控制策略,详细研究了传统的电压电流双闭环控制策略的设计和建模过程,由于这种策略稳定性欠佳,无法较好地实现无静差跟踪,在此基础上提出一种重复-PI复合控制策略,并对两种策略进行建模仿真,通过对比验证,改进的控制策略具有有效性。最后以TMS320F2808芯片为基础,对并网逆变器的硬件电路及软件流程进行了设计,通过最终的实验结果对本文所提的策略进行了验证。 【关键词】:光伏发电 最大功率跟踪 电导增量法 逆变器控制策略
【学位授予单位】:上海电机学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM615;TM464
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第一章 绪论10-23
  • 1.1 课题研究的背景及意义10-11
  • 1.2 光伏并网发电发展现状11-15
  • 1.2.1 国外光伏发电及并网逆变器的发展现状11-14
  • 1.2.2 国内光伏发电及并网逆变器的发展现状14-15
  • 1.3 光伏并网系统概述及并网标准15-17
  • 1.4 光伏并网发电系统的分类与基本组成17-21
  • 1.4.1 根据光伏发电系统功能分类17-18
  • 1.4.2 根据光伏阵列分布的不同分类18-21
  • 1.5 本文主要研究内容21-23
  • 第二章 并网逆变器结构分类及工作原理23-33
  • 2.1 引言23
  • 2.2 光伏并网逆变器的分类及拓扑结构的选择23-27
  • 2.2.1 按有无隔离变压器分类23-24
  • 2.2.2 按逆变器控制方式分类24-26
  • 2.2.3 并网逆变器回路方式的选择26-27
  • 2.3 光伏并网逆变器主电路的工作原理27-32
  • 2.3.1 前级Boost变换器27-31
  • 2.3.2 后级全桥逆变器31-32
  • 2.4 本章小结32-33
  • 第三章 光伏电池输出特性研究与仿真分析33-43
  • 3.1 引言33
  • 3.2 光伏电池的输出特性33-35
  • 3.2.1 光伏电池的等效电路33-34
  • 3.2.2 光伏电池的单指数数学模型34-35
  • 3.3 光伏电池输出特性的环境影响因素35-36
  • 3.4 基于单指数数学模型的光伏电池输出特性仿真分析36-42
  • 3.5 本章小结42-43
  • 第四章 光伏电池功率特性与算法研究43-53
  • 4.1 引言43
  • 4.2 光伏电池最大功率点跟踪原理43-44
  • 4.3 传统的最大功率点跟踪方法44-48
  • 4.3.1 恒电压跟踪法44
  • 4.3.2 电导增量法44-46
  • 4.3.3 扰动观察法46
  • 4.3.4 Newton插值法46-48
  • 4.4 基于传统MPPT算法的改进与实现48-50
  • 4.5 基于改进MPPT算法的仿真分析50-52
  • 4.6 本章小结52-53
  • 第五章 单相光伏发电系统SPWM技术及并网控制策略53-70
  • 5.1 引言53
  • 5.2 光伏并网逆变器的输出控制方式53-54
  • 5.3 光伏并网逆变器的常用控制策略54-56
  • 5.4 SPWM技术56-58
  • 5.5 具有电网电压前馈补偿环节的双闭环SPWM控制策略58-64
  • 5.5.1 电流内环的设计58
  • 5.5.2 电流内环数学建模58-59
  • 5.5.3 电网电压的前馈控制59-61
  • 5.5.4 电流环的PI控制61-62
  • 5.5.5 电压外环的设计62-64
  • 5.6 基于单相光伏并网逆变器控制策略的改进64-66
  • 5.7 基于单相光伏并网逆变器整体控制策略的仿真分析66-69
  • 5.8 本章小结69-70
  • 第六章 实验系统设计与结果分析70-77
  • 6.1 引言70
  • 6.2 系统硬件设计70-74
  • 6.2.1 控制电路70-71
  • 6.2.2 采样电路71-73
  • 6.2.3 驱动电路73-74
  • 6.2.4 电源电路74
  • 6.3 系统软件设计74-75
  • 6.4 实验结果分析75-76
  • 6.5 本章小结76-77
  • 第七章 总结与展望77-79
  • 7.1 本文总结77
  • 7.2 展望77-79
  • 参考文献79-83
  • 致谢83-84
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果84


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