多支路光伏并网逆变器的设计与研究

【摘要】：多支路光伏并网逆变器相比于传统的逆变器能够达到每一条支路的最优功率输出,因此具有更高的工作效率。本文采用MATLAB等软件作为研究工具,深入研究了光伏电池的特点,采用合理的光伏并网控制策略对多支路光伏并网逆变器进行研究,文中详细分析了控制策略,给出了模型的结构,并设计建立了实物平台对理论进行验证,本文所做的工作主要有以下几个方面:(1)建立光伏电池通用模型,验证光伏电池中光照、温度等参数对输出性能的影响。建立光伏电池组模型,研究光伏电池光照强度不同对电池组输出性能的影响。(2)使用建立的光伏电池模型,验证与研究传统的MPPT(Maximum Power Point Tracking)算法,提出一种改进的变步长PO(PerturbObserve)法。(3)建立功率跟踪控制器的与逆变器的数学模型,采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略对逆变器的直流母线电压与并网电流进行控制并使用Matlab仿真平台仿真验证。(4)设计并搭建低成本功率跟踪控制器与并网逆变器硬件平台,对逆变器各元件参数进行理论分析与优化,最终完成实验平台的搭建。(5)根据搭建的实验平台采用理论研究的成果进行验证,证明了理论研究的正确性。 【关键词】：多支路 MPPT 变步长P&O法 逆变器设计
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 课题研究的背景与意义7-9
• 1.1.1 能源使用现状7-8
• 1.1.2 中国光伏资源分布8-9
• 1.2 光伏发电发展现状9-11
• 1.2.1 国外光伏发电技术的发展以及现状9-10
• 1.2.2 国内光伏发电技术的发展以及现状10-11
• 1.3 光伏发电系统结构11-13
• 1.3.1 光伏发电系统分类11
• 1.3.2 光伏并网发电系统分类11-13
• 1.4 论文主要内容及安排13-14
• 第二章 光伏系统建模及特性研究14-22
• 2.1 光伏电池基本模型14-15
• 2.2 光伏电池MATLAB建模15-18
• 2.2.1 光伏电池MATLAB建模15-16
• 2.2.2 光照及温度对输出性能的影响16-18
• 2.3 光伏整列输出特性分析18-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 MPPT控制策略研究22-31
• 3.0 MPPT控制模型22
• 3.1 基于P&O法的MPPT控制模型22-25
• 3.1.1 Boost电路模型23-24
• 3.1.2 P&O法仿真验证24-25
• 3.2 电导增量法25-26
• 3.3 改进的P&O法26-30
• 3.3.1 P&O法改进策略27-28
• 3.3.2 改进后的变步长P&O法28
• 3.3.3 仿真验证28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章多支路光伏逆变器的并网控制策略31-46
• 4.1 引言31
• 4.2 多支路功率跟踪控制器模型31-37
• 4.2.1 Boost电路控制模型31-33
• 4.2.2 MPPT控制器单支路仿真验证33-35
• 4.2.3 MPPT控制器多支路仿真验证35-37
• 4.2.4 MPPT控制器仿真结果分析37
• 4.3 逆变器并网控制策略37-45
• 4.3.1 逆变器数学模型38-40
• 4.3.2 逆变器电压外环设计40-41
• 4.3.3 基于PI的电流环控制策略41-42
• 4.3.4 仿真验证42-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章光伏并网逆变器硬件设计46-64
• 5.1 引言46
• 5.2 功率跟踪控制器硬件设计46-53
• 5.2.1 功率跟踪控制器硬件结构46-47
• 5.2.2 MPPT控制器主电路设计47-49
• 5.2.3 控制芯片选及电路设计49
• 5.2.4 模拟量输出电路49-50
• 5.2.5 三角载波电路50-51
• 5.2.6 电流及电压检测51-52
• 5.2.7 电流及电压检测52-53
• 5.2.8 调制电路53
• 5.3 并网逆变器硬件设计53-64
• 5.3.1 并网逆变器硬件结构53-54
• 5.3.2 伺服电源设计54-59
• 5.3.2.1 伺服电源结构54-55
• 5.3.2.2 伺服电源电路设计55-57
• 5.3.2.3 伺服电源变压器设计57-59
• 5.3.3 IGBT选型59-60
• 5.3.4 斩波电路电感及电容参数设计60-61
• 5.3.5 IGBT驱动设计61-64
• 5.3.5.1 IGBT驱动性能需求61-62
• 5.3.5.2 逆变器IGBT驱动电路62-63
• 5.3.5.3 逆变器IGBT驱动保护电路63-64
• 第六章 实验验证64-68
• 6.1 实验平台介绍64-65
• 6.2 实验结果65-66
• 6.3 实验结果分析66-67
• 6.4 实验结论67-68
• 第七章 总结与展望68-70
• 7.1 总结68
• 7.2 展望68-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士期间完成和录用相关文献列表73-74
• 致谢74-76

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