模块化高频光伏并网逆变器的研究

【摘要】：随着社会的发展,能源需求日益增大,化石能源日益短缺；开采使用化石能源造成的生态问题日益严重。绿色可再生新能源的开发利用越来越得到人们重视,太阳能是一种储量大,清洁环保的新能源,是最有开发潜力的新能源之一。利用太阳能进行发电是开发利用太阳能的重要应用方式,近年来,太阳能并网发电逐渐成为光伏发电技术应用的主流,其中太阳能发电系统中能量转换装置的核心是逆变器。市场能否接受光伏并网逆变器主要取决于其发电效率与成本两大因素,这关系着能否大规模地应用光伏发电系统,而且太阳能并网逆变系统中最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)技术以及所选择的电路拓扑与这两个因素息息相关,因此,开发高效率、高性价比的光伏发电系统是世界各国追求的目标。 本文通过分析当前光伏并网发电系统中比较常见的一些电路拓扑,在总结这些电路拓扑优缺点的基础上,选择了一种高频隔离的两级式电路拓扑结构,作为光伏并网发电系统的主电路。主电路中的前级全桥移相电路的主要功能就是用来实现最大功率点跟踪控制,并针对传统PI控制器的缺点,研究了一种基于滑模变结构控制(Sliding Mode Variable Structure Control, SMC)的方法实现的系统MPPT；后级全桥逆变电路则采用常规的直接电流控制策略,实现两级式光伏逆变系统的并网发电。 本文分析并研制了光伏发电系统的实验样机,样机以TI的DSP TMS320F2808为控制核心,实现系统的全数字控制。最后的样机实验表明,该系统具有优良的动态和稳态性能,本文所研究的MPPT滑模变结构控制器能够准确、快速地跟踪光伏阵列最大功率的变化,实现了逆变并网发电。 【关键词】：光伏并网发电 最大功率点跟踪 滑模控制 数字控制
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题研究的背景及意义8
• 1.2 太阳能发展的现状与背景8-9
• 1.3 太阳能发电系统的结构与分类9-10
• 1.4 并网发电系统的构成10-12
• 1.5 本文的主要研究内容12-13
• 第二章 高频隔离并网逆变器的电路分析13-19
• 2.1 系统主电路架构的选择13-15
• 2.2 基于全桥移相电路结构的研究15-18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章 高频隔离并网逆变器控制策略的研究19-34
• 3.1 全桥移相电路控制方法的研究19-28
• 3.1.1 太阳能电池的数学建模19-21
• 3.1.2 滑模变结构控制的原理介绍21-22
• 3.1.3 滑模控制器的设计22-28
• 3.2 全桥逆变电路闭环控制的研究28-32
• 3.2.1 电流内环控制器的研究28-32
• 3.2.2 电压外环控制器的研究32
• 3.3 本章小结32-34
• 第四章 CAN总线在组合式并网系统中的应用34-42
• 4.1 并网逆变系统并联运行的原理35-38
• 4.1.1 并网逆变系统并联运行的环流分析35-36
• 4.1.2 并网逆变系统并联控制方式的研究36-38
• 4.2 基于CAN总线的并网系统的并联38-41
• 4.2.1 CAN总线简介38
• 4.2.2 CAN控制器的硬件设计38-39
• 4.2.3 基于CAN总线争主主从控制方式的研究39-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第五章 系统主要参数设计与实验42-54
• 5.1 系统主电路参数的设计42-48
• 5.1.1 高频变压器的设计42-45
• 5.1.2 LCL滤波器设计45-47
• 5.1.3 全桥移相电路功率器件选型47-48
• 5.1.4 全桥逆变电路功率器件的选型48
• 5.2 逆变电路控制器参数的选择48-50
• 5.3 系统实验波形50-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 总结与展望54-56
• 6.1 总结54
• 6.2 展望54-56
• 参考文献56-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间发表的学术论文目录62-63

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