基于光伏并网逆变器的软件锁相环技术的研究

【摘要】：随着环境污染日趋严重和世界化石资源日益枯竭，开发和利用各种可再生能源在人类历史发展过程中变得日益紧迫。太阳能利用的主要形式之一便是光伏发电系统发电反馈入电网。而软件锁相环技术是光伏并网的核心技术之一，人们对于软件锁相环技术的研究集中在捕捉过零点后在软件中利用步长进行调整的方法以及对输入电压信号使用虚拟坐标变换的方法。由于前者方法较后者存在诸如调整时间长、抗干扰能力弱等缺点，所以本文以后者方法为主进行研究，本文主要的研究内容有： 1、通过MATLAB中的POWER SYSTEM模块对太阳能电池进行建模，并详细的分析了太阳能电池的非线性特性及影响太阳能发电效率的几个因素； 2、使用变负载法对太阳能电池进行了实际的测试，目的是了解太阳能电池正常情况条件下的非线性特性； 3、以并网逆变器中的软件锁相环技术为研究对象，为了确保光伏发电系统产生的电流和正常状态下的电网电压同频率、同相位，在深入了解锁相环的工作原理基础上，对常用的基于坐标系变换的软件锁相环技术进行了对比研究，并通过Matlab/Simulink仿真验证了三种锁相技术在不同条件下的锁相能力； 4、详细的阐述了基于MSP430单片机的软件锁相环系统的软件设计流程图、硬件结构设计和实验结果。 【关键词】：软件锁相环 光伏并网逆变器 同频率同相位 坐标系变换 Matlab/Simulink仿真 MSP430单片机
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN911.8;TM464
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-34
• 1.1 太阳能光伏发电系统概述12-24
• 1.1.1 太阳能光伏发电的研究目的及意义12-13
• 1.1.2 国外光伏发电发展现状与前景13-17
• 1.1.3 国内光伏发电发展现状与前景17-19
• 1.1.4 太阳能光伏发电系统的分类19-24
• 1.2 并网锁相技术的研究24-32
• 1.2.1 锁相环的分类25-26
• 1.2.2 锁相技术的发展状况26-28
• 1.2.3 并网锁相环的应用现状28-32
• 1.3 课题研究的主要内容32-34
• 第二章 太阳能光伏阵列特性34-49
• 2.1 光伏电池的原理与结构34-39
• 2.2 光伏电池的仿真分析39-44
• 2.3 实验测定的光伏特性44-49
• 第三章 光伏并网逆变器软件锁相环的设计49-71
• 3.1 锁相环概述49-54
• 3.1.1 锁相环的概念及基本构成49-53
• 3.1.2 软件锁相环的基本构成53-54
• 3.2 三相软件锁相环的原理及模型54-65
• 3.2.1 单同步坐标系软件锁相环原理55-58
• 3.2.2 双同步坐标系软件锁相环原理58-62
• 3.2.3 增强型单同步坐标系软件锁相环原理62-65
• 3.3 单相锁相环的原理及模型65-71
• 3.3.1 原理及模型65-69
• 3.3.2 畸变电压对单相软件锁相环的影响69-71
• 第四章 软件锁相环的仿真分析71-83
• 4.1 三相光伏并网锁相环的仿真结果71-80
• 4.1.1 电网电压理想的情况下71-73
• 4.1.2 单相电压跌落的情况73-75
• 4.1.3 两相电压跌落时电压检测情况75-77
• 4.1.4 频率突变77-78
• 4.1.5 当电压发生偏移78-80
• 4.2 单相光伏并网锁相环的仿真结果80-83
• 4.2.1 电压正常情况下81
• 4.2.2 电压跌落情况下81-82
• 4.2.3 谐波混入的情况下82-83
• 第五章 单相锁相环的硬件实现83-109
• 5.1 主电路硬件搭建83-101
• 5.1.1 微处理器83-89
• 5.1.2 信号调理电路89-92
• 5.1.3 DAC 输出模块92-96
• 5.1.4 电源模块96-98
• 5.1.5 板子上外围电路98-101
• 5.2 软件流程图101-105
• 5.3 实验结果105-109
• 第六章 总结与展望109-113
• 6.1 总结109-110
• 6.2 展望110-113
• 附录113-119
• 参考文献119-125
• 致谢125-127
• 攻读学位期间发表的学术论文目录127-128

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