光伏离网型逆变系统关键技术的研究

【摘要】：21世纪人类将面临能源短缺和环境污染的难题,从长远来看,开发利用可再生能源将是未来人类的主要能源来源,发展新能源产业已经成为世界主要国家的基本倾向。近年来在可再生能源中,风能发电和太阳能光伏发电发展最快,而光伏发电是继风能发电后最快规模化、产业化的新能源领域,对光伏发电系统进行深入研究非常必要。随着分布式光伏发电技术的推广,光伏离网型逆变技术的应用领域也越来越广 本文在分析和总结国内外光伏产业与技术现状的基础上,从供电端的光伏电池组件出发,到光伏逆变器各种用电负载,对光伏离网发电系统相关关键技术进行了细致的研究。论文首先分析了光伏电池组件的输出特性,以及蓄电池的充放电特性,进而研究并设计了带有最大功率跟踪(MPPT)功能、恒流恒压充电功能的光伏充电控制器,提高了光伏电池组件利用率。然后,论文重点介绍单相全桥逆变器的设计,在建立逆变器模型的基础上,分析了双闭环控制策略下,电流内环和电压外环对系统性能的作用,设计了电流内环和电压外环的控制器参数,进而提出一种引入输出电流反馈的双环控制改进方法,仿真分析表明此方法具有良好的带非线性负载的能力。 最后,在理论分析和仿真的基础上,设计了一台24V/10A MPPT型太阳能充电控制器样机,以及一台2kVA逆变器实验样机,实验结果表明了设计方案的可行性。 【关键词】：光伏离网型发电系统 最大功率点跟踪 光伏控制器 改进型双环控制逆变器
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题的背景及意义9-10
• 1.2 国内外光伏产业现状10-12
• 1.3 光伏发电系统研究现状12-16
• 1.3.1 光伏发电系统概述12-13
• 1.3.2 最大功率点跟踪(MPPT)技术13-14
• 1.3.3 DC/DC变换器结构14-15
• 1.3.4 逆变器波形控制技术15-16
• 1.4 本文研究内容16-18
• 2 高效率光伏充电控制器18-35
• 2.1 光伏离网发电系统整体方案设计18-19
• 2.2 光伏电池阵列特性19-22
• 2.2.1 光伏电池等效模型19-20
• 2.2.2 光伏电池阵列仿真20-22
• 2.3 蓄电池充放电特性及充电技术22-24
• 2.4 光伏充电控制器设计24-33
• 2.4.1 电路拓扑与充电方式选择24-25
• 2.4.2 最大功率点跟踪功能的实现25-29
• 2.4.3 Buck电路输入端滤波电容与输出端电感设计29-31
• 2.4.4 蓄电池充电管理各功能的实现与配合31-33
• 2.5 本章小结33-35
• 3 单相光伏逆变器设计与波形控制35-61
• 3.1 单相全桥逆变器建模35-37
• 3.2 各参数对系统的影响37-41
• 3.2.1 电感和电容等效电阻r_L、r_C对系统的影响37-39
• 3.2.2 负载对系统性能的影响39-40
• 3.2.3 输出LC滤波器设计40-41
• 3.3 双闭环PI控制器设计41-49
• 3.3.1 电感电流内环参数设计42-44
• 3.3.2 电压外环参数设计44-47
• 3.3.3 双闭环控制系统仿真47-49
• 3.4 非线性负载条件下双闭环PI控制系统的改进49-56
• 3.4.1 非线性负载条件下波形畸变的原因49-50
• 3.4.2 非线性负载条件下逆变器双闭环控制模型50-52
• 3.4.3 含有输出电流反馈的改进型双环PI控制系统52-54
• 3.4.4 改进型双环PI控制系统仿真54-56
• 3.5 部分设计要点56-59
• 3.5.1 信号采样与电平转换56-57
• 3.5.2 模拟控制器与滤波器的离散化方法57-58
• 3.5.3 软件设计流程58-59
• 3.6 本章小结59-61
• 4 实验结果及分析61-73
• 4.1 实验样机与性能参数61-62
• 4.2 光伏充电控制器数据与波形62-64
• 4.3 光伏逆变器波形与分析64-72
• 4.3.1 阻性负载条件下波形与分析64-67
• 4.3.2 感性、容性负载条件下波形与分析67-69
• 4.3.3 非线性负载条件下波形与分析69-72
• 4.4 本章小结72-73
• 5 总结与展望73-74
• 参考文献74-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文80

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