三相光伏发电系统在线监测与控制技术研究

【摘要】：随着全球经济的增长和人们生活水平的提高,能源短缺和环境污染问题已日益凸显,备受人们关注。因此,人们通过各种途径寻找无污染的新能源来逐渐代替传统的化石能源。目前,一些诸如风能、太阳能、生物质能、海洋能等新能源的开发与利用成为了学者们的研究热点。特别是,太阳能具有无限大能量、清洁无污染等优点,成为了新能源研究的一个重点领域。因此,本文对光伏发电系统的最大功率点跟踪、逆变控制、在线监测等相关技术展开了深入研究,具体研究内容如下： 首先,在光伏发电系统多峰最大功率点跟踪过程中,针对采用干扰观察法跟踪时间较长和粒子群优化算法扰动较大等问题,采用基于模拟退火粒子群优化的最大功率点跟踪算法。该方法通过引入粒子速度收缩因子和最优粒子的轮盘赌策略的扰动,有效避免陷入局部最大功率并快速跟踪到全局最大功率,有利于保证光伏发电系统在光照强度和温度变化时的动态响应和稳态精度。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建仿真模型,并在相同条件下,对三种最大功率点跟踪方法进行仿真对比分析。结果表明所用方法具有较好的实时性和鲁棒性。 其次,在逆变控制过程中,为了稳定逆变输出电压和实现负载侧的单位功率因数控制,采用三相电压型SVPWM逆变器的双闭环控制方法,并编写该方法的控制程序。针对LC滤波器抑制谐波能力差的问题,通过理论计算,设计出LCL型低通滤波器,可有效抑制逆变器产生的高次谐波。 最后,搭建了以TMS320F2812芯片为核心的三相光伏发电系统实验平台。设计了以EPM570T100和CY7C68013为辅助处理器,LabVIEW为开发平台的在线监测上位机。对系统进行分级调试,在实验结果中给出了传感器标定数据、DC/DC电路测试波形、DC/AC逆变电路测试波形以及在线监测数据的测试结果。通过对测试波形及结果的分析,验证了该系统设计的合理性。 【关键词】：三相光伏发电系统 最大功率点多峰跟踪 SVPWM DSP 在线监测与控制
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第1章 绪论7-14
• 1.1 课题研究背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-13
• 1.2.1 光伏发电系统分类9-10
• 1.2.2 最大功率点跟踪算法的研究现状10-11
• 1.2.3 PWM技术在逆变控制中的研究现状11-12
• 1.2.4 在线监测技术的研究现状12-13
• 1.3 主要研究工作与内容安排13-14
• 第2章 光伏发电系统的控制策略14-29
• 2.1 模拟退火粒子群优化算法的MPPT14-19
• 2.1.1 SA-PSO算法14-15
• 2.1.2 SA-PSO算法在MPPT中的应用15-17
• 2.1.3 仿真结果与分析17-19
• 2.2 Boost电路升压原理19-21
• 2.3 SVPWM逆变控制21-25
• 2.3.1 SVP的原理21-24
• 2.3.2 SVPWM的实现方法24-25
• 2.4 基于PI调节器的双闭环线性控制策略25-27
• 2.4.1 PI调节器25
• 2.4.2 三相电压型SVPWM逆变器的双闭环控制25-27
• 2.5 LCL滤波器27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 光伏发电系统的硬件设计29-44
• 3.1 光伏发电系统总体方案设计29-31
• 3.1.1 总体方案设计29-30
• 3.1.2 主电路拓扑图30-31
• 3.2 光伏发电系统控制模块31-41
• 3.2.1 DSP控制器的最小系统31-33
• 3.2.2 DC/DC变换器控制电路33-34
• 3.2.3 DC/AC控制电路34-40
• 3.2.4 电源模块40-41
• 3.3 光伏发电系统在线监测模块41-43
• 3.3.1 CPLD控制电路41-42
• 3.3.2 USB控制电路42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 光伏发电系统的软件设计44-52
• 4.1 光伏发电系统控制程序设计44-46
• 4.1.1 主程序44
• 4.1.2 中断程序44-45
• 4.1.3 数据通信45-46
• 4.2 光伏发电系统在线监测程序设计46-51
• 4.2.1 上位机控制47
• 4.2.2 数据采集程序47-50
• 4.2.3 温度报警程序50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 光伏发电系统的测试结果与分析52-62
• 5.1 传感器标定结果53-55
• 5.2 DC/DC电路的测试结果55-56
• 5.3 DC/AC电路的测试结果及分析56-59
• 5.4 光伏发电系统在线监测软件59-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第6章 结论与工作展望62-63
• 6.1 本文主要工作62
• 6.2 工作展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果68-69
• 附录69

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