10kW光伏并网逆变控制系统的研究

【摘要】：近年来,随着能源危机和环境问题的日益突出,开发一种新的能源显得刻不容缓。太阳能逐渐成为许多国家争相研究的重点,当前对太阳能的利用形式很多,其中最前沿也是最有发展前景的是光伏发电。本文主要是关于10kW光伏并网逆变控制系统的研究,着重分析了并网型逆变系统的结构及其控制策略,并利用样机进行了实验分析。 本文首先充分分析了光伏电池的外特性,并对常见的几种MPPT控制策略进行分析比较。提出了基于模型参考电导增量法的MPPT控制策略,提高了跟踪速度及控制精度,更快更稳的对光伏电池的最大功率点进行实时跟踪。其次,对并网发电系统的主电路结构进行了详细设计。前级的DC/DC升压部分采用了一种双Boost升压斩波器,该结构运用了交错并联控制技术,从而大大减小了电流纹波幅值,提高了开关频率；后级的DC/AC逆变部分用到了IPM模块6MBP50RA120,内含三相全桥逆变电路,并采用虚拟磁链定向控制技术进行控制。对并网逆变器的软硬件进行了系统的设计,主要是针对其辅助电源、检测电路和控制电路部分,控制电路中采用了DSP2407对系统进行实时控制；针对光伏发电常见的孤岛效应问题,提出了一种基于正反馈的主动频移反孤岛策略。并对其进行仿真分析,验证了该策略检测速度更快。 最后,依托实验室现有的10kW光伏并网发电系统,通过分析实验波形,验证了本文所提出的控制策略的可行性和有效性。 【关键词】：光伏发电 并网逆变器 MPPT 双Boost升压斩波器 虚拟磁链
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM921.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 光伏发电的背景及意义11-12
• 1.2 国内外并网发电系统的研究现状12-13
• 1.2.1 国外并网发电系统的研究现状12-13
• 1.2.2 国内并网发电系统的研究现状13
• 1.3 光伏并网发电系统概述13-19
• 1.3.1 并网发电系统分类13-15
• 1.3.2 并网发电系统的结构形式15-16
• 1.3.3 光伏并网逆变器的拓扑结构16-19
• 1.4 本文的主要研究内容19-21
• 2 光伏电池及其最大功率点跟踪技术21-32
• 2.1 光伏电池及其工作特性曲线21-24
• 2.1.1 光伏电池的输出特性21-22
• 2.1.2 光伏电池的V-I、P-V特性曲线22-24
• 2.2 最大功率点跟踪技术24-31
• 2.2.1 最大功率点跟踪原理24-25
• 2.2.2 常用MPPT控制算法25-29
• 2.2.3 基于模型参考电导增量法的MPPT控制29-30
• 2.2.4 MPPT控制算法仿真分析30-31
• 2.3 本章小结31-32
• 3 光伏并网逆变控制系统控制策略的研究32-48
• 3.1 三相光伏并网逆变器主电路分析32-36
• 3.1.1 前级DC/DC变换器32-35
• 3.1.2 后级DC/AC变换器35-36
• 3.2 并网系统控制策略研究36-47
• 3.2.1 常规的并网控制策略36-37
• 3.2.2 虚拟磁链定向控制策略37-42
• 3.2.3 SVPWM控制算法42-47
• 3.3 本章小结47-48
• 4 10kW光伏并网逆变器的硬件设计和软件实现48-59
• 4.1 主电路设计48-52
• 4.1.1 前级升压电路参数设计48-50
• 4.1.2 后级逆变电路参数设计50-52
• 4.2 并网逆变器控制电路设计52-56
• 4.2.1 DSP控制电路的设计52-53
• 4.2.2 辅助电源电路的设计53-55
• 4.2.3 检测电路的设计55-56
• 4.3 系统的软件实现56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 光伏并网逆变系统的孤岛效应及防止策略59-66
• 5.1 孤岛效应的概念及其危害59-60
• 5.2 反孤岛保护策略分析60-63
• 5.2.1 常用的反孤岛检测方法60-62
• 5.2.2 基于正反馈的主动频移反孤岛策略62-63
• 5.3 反孤岛保护仿真分析63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 10kW光伏并网逆变控制系统的仿真与实验分析66-72
• 6.1 系统的仿真分析66-69
• 6.2 10kW并网逆变系统的实验分析69-71
• 6.2.1 逆变器运行实验69-70
• 6.2.2 逆变器实验波形分析70-71
• 6.3 本章小结71-72
• 7 总结与展望72-74
• 7.1 本文总结72-73
• 7.2 今后展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 作者简介79

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