小型光伏发电系统并网装置的研究与设计

【摘要】：随着全球面临的能源危机和生态环境问题日益突出，寻求可持续和绿色的替代能源成为了世界各国的迫切需求。在众多的新型能源当中，太阳能以其无穷尽、绿色纯天然的特点脱颖而出，逐渐被世界各国重视，成为替代能源的首选，光伏发电是其主要的利用形式。 本文首先介绍了光伏发电的发展历程、国内外研究现状以及光伏并网逆变技术及其控制策略。论文首先阐述了光伏电池的工作原理及种类，然后对其三大输出特性进行了研究分析；介绍了光伏发电系统的最大功率点跟踪控制策略及其工作原理，在传统扰动观察法的基础上给出了一种新的控制算法：自适应变步长扰动观察法，并在Matlab/Simulink环境下搭建了新算法的仿真模型，对比了新老两种算法的跟踪性能。本论文在对PI-PWM控制、电流滞环控制和单周期控制技术进行对比仿真分析的基础上，设计了单周-PI控制策略这一新型并网算法，并搭建了单周-PI算法的数学仿真模型，仿真结果表明控制效果十分理想。 逆变并网装置采用两级式能量结构，选用DSPTMS320F2812作为系统主控芯片，详细分析了前级BOOST升压电路和后级DC-AC逆变环节电路工作原理，给出了各主器件的参数设计和选型过程，设计了功率开关管驱动电路、直流信号检测调理电路、交流信号检测调理电路、过零检测电路以及故障检测与保护电路；设计了系统的软件，给出了各环节的程序设计流程图，主要有主程序、中断子程序以及数字锁相环程序等。最后搭建了一套1000W样机实验装置，基于实验室现有条件对实验平台进行了现场调试，对系统各个电路环节进行了测试，给出了实验结果和数据分析。 【关键词】：光伏电池 最大功率点跟踪 单周-PI算法 并网逆变器
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 图清单11-16
• 表清单16-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-33
• 1.1 课题研究背景18-19
• 1.2 光伏发电的国内外发展现状19-23
• 1.3 光伏电池原理及其输出特性23-25
• 1.4 光伏发电系统组成及其控制策略研究现状25-32
• 1.5 本论文的主要工作32-33
• 2 太阳能光伏发电并网系统的控制策略33-60
• 2.1 光伏电池板最大功率点跟踪控制策略33-37
• 2.2 基于单周-PI 的并网逆变控制策略37-58
• 2.3 本章小结58-60
• 3 基于 DSP 的光伏发电并网逆变装置的设计60-86
• 3.1 单相并网逆变器硬件设计60-79
• 3.2 系统软件设计79-85
• 3.3 本章小结85-86
• 4 实验与分析86-92
• 4.1 实验平台86-87
• 4.2 实验结果与分析87-91
• 4.3 本章小结91-92
• 5 总结与展望92-94
• 5.1 本文工作总结92-93
• 5.2 未来工作展望93-94
• 参考文献94-98
• 作者简历98-100
• 学位论文数据集100

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