并网光伏微型逆变器研究

【摘要】：随着我们社会快速发展，有限能源不断消耗，能源危机步步逼近，新能源的开发和研究对人类整个社会具有重大意义，其中光伏作为绿色能源代表，许多国家都不停对其不断研究，而如何提高光伏发电效率，是我们研究的重要的环节，本文就是基于此而进行的研究，具体为： 1.分析了国内外光伏并网逆变器技术的发展状况，确定了论文的研究方向。 2.分析比较逆变器典型拓扑结构，确定了所采用的光伏并网逆变器系统方案。然后分别设计了Boost结构的DC/DC电路，和单相桥式DC/AC电路。其次通过仿真研究，验证了DC/DC以及DC/AC电路满足指定性能要求。 3.分析了光伏电池板伏安特性和电压与功率的关系。比较了几种典型MPPT算法，并确定所采用的MPPT控制策略。它通过仿真研究了MPPT控制的动态特性。 4.引入自抗扰技术（ADRC），介绍基于自抗扰技术的并网控制系统。首先引入自抗扰技术，接着详细分析自抗扰三个部分跟踪微分器，扩张状态观察器，非线性状态误差反馈率，其次分析基于ADRC并网系统，最后进行了仿真，并与传统的PID进行对比，通过比较得出自抗扰技术运用在并网系统中的巨大优势。 【关键词】：光伏发电 逆变器 拓扑结构 最大功率跟踪 自抗扰技术
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的目的和意义9-11
• 1.1.1 当今世界的能源形势9-10
• 1.1.2 太阳能光伏发电优点及存在的问题10-11
• 1.2 光伏发电逆变器的发展现状及前景11-13
• 1.2.1 并网发电是光伏发电的趋势11
• 1.2.2 国外光伏产业以及逆变器发展现状及前景11-12
• 1.2.3 国内光伏产业以及逆变器发展现状及前景12
• 1.2.4 我国并网发电亟待解决的问题12-13
• 1.3 并网系统的孤岛效应13-15
• 1.3.1 孤岛效应及其危害13-14
• 1.3.2 孤岛效应的防治14-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 光伏并网系统结构和并网逆变器17-23
• 2.1 光伏并网系统结构和研究现状17-19
• 2.1.1 单级式并网系统结构拓扑17
• 2.1.2 两级式并网系统结构拓扑17-18
• 2.1.3 多级式并网系统结构拓扑18
• 2.1.4 几种并网拓扑结构比较18-19
• 2.2 逆变结构与工作原理19-21
• 2.2.1 半导体功率集成器件19
• 2.2.2 逆变电路19
• 2.2.3 PWM 脉宽调制技术19-21
• 2.2.4 正弦波 PWM 技术21
• 2.3 并网逆变器技术21-22
• 2.3.1 并网逆变器的分类21-22
• 2.3.2 并网逆变器的控制技术22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 光伏微型逆变器主电路研究与设计23-37
• 3.1 直流 DC-DC 电路几种常见拓扑结构23-27
• 3.2 直流 DC-DC 电路设计27-32
• 3.2.1 Boost 升压电路基本工作原理27-29
• 3.2.2 储能电感工况分析29-30
• 3.2.3 输入输出滤波电容工况分析30-31
• 3.2.4 Boost 电路在 Matlab 里仿真31-32
• 3.3 DC/AC 电路几种常见拓扑结构32-33
• 3.4 DC/AC 电路设计33-36
• 3.4.1 全桥逆变电路电感工况分析33-35
• 3.4.2 全桥逆变电路仿真35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 光伏并网系统的控制策略37-57
• 4.1 光伏电池基本原理及工作特性37-44
• 4.1.1 光伏电池等效电路及输出特性37-41
• 4.1.2 影响光伏电池输出特性主要因素41-42
• 4.1.3 光伏电池在不同因素下的仿真42-44
• 4.2 光伏电池最大功率点跟踪原理和方法44-49
• 4.2.1 最大功率点跟踪的基本原理44-45
• 4.2.2 光伏电池最大功率跟踪方法及优缺点比较45-49
• 4.3 单相式光伏并网的 MPPT 方法研究49-56
• 4.3.1 扰动观察法基本思想49-50
• 4.3.2 基于 Boost 升压电路 MPPT 方法研究仿真(扰动观察法)50-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 基于自抗扰技术的光伏系统并网控制57-73
• 5.1 PID 控制及自抗扰控制技术（ADRC）的提出57-58
• 5.2 自抗扰技术58-66
• 5.2.1 跟踪微分器（TD）58-60
• 5.2.2 扩张状态观测器（ESO）60-63
• 5.2.3 非线性状态误差反馈律（NLSEF）63-66
• 5.3 基于 ADRC 技术的光伏并网控制分析66-71
• 5.3.1 基于 ADRC 的光伏并网控制策律的选取66-67
• 5.3.2 控制系统设计67-69
• 5.3.3 基于 PID 控制的 PV 系统仿真与 ADRC 控制下仿真比较69-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第六章 总结与展望73-74
• 6.1 工作总结73
• 6.2 未来工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

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