单相光伏并网逆变器的研究

【摘要】：随着现代社会经济的高速发展,能源枯竭、环境污染和生态破坏问题日渐突出,怎样兼顾并平衡经济发展和能源危机,已经成为人们关注的焦点和谈论的热点话题。哥本哈根世界气象大会上提出的“节能减排”、“低碳”等绿色生活理念深入人心,世界经济的发展重心已经转向了低碳经济。石油、煤炭等传统化石能源开采殆尽,从长远发展考虑,人类社会不得不转向研究新可再生能源。而太阳能作为一种新的可再生清洁能源,取之不尽,有着广阔的发展空间。基于此,作为太阳能利用的核心技术,光伏发电应运而生并且得到了各国的重视和发展。本文对单相光伏发电逆变系统进行了研究。 本文首先介绍了光伏发电的背景及意义,分析了国内外光伏发电的发展历程、研究现状及发展趋势,介绍了光伏发电系统的组成及分类。然后研究了并网逆变系统的拓扑结构,选定了DC/DC和DC/AC两极能量传递系统,对前级DC/DC斩波电路和后级逆变电路进行了分析,选择了前级为Boost沂波电路、后级为全桥逆变无变压器隔离并网方式。建立了光伏并网逆变器的数学模型,控制策略上采用以中间直线母线电压为外环、以并网电流为内环的双闭环控制方式,之后比较了几种SPWM调制方式和控制技术,选择了双极性调制方式和对称规则采样法。然后介绍了光伏电池的工作原理和工程用数学模型,比较了几种最大功率点跟踪MPPT的原理、特点,给出了相应的流程图。 在此基础上,设计了以TMS320F2812为控制器的光伏并网逆变系统的硬件平台,对逆变电路部分的功率开关器件及参数设计和检测电路进行了分析,给出了主要模块的软件实现流程。最后,在Simulink仿真环境下,对光伏电池工程模型和输出特性进行了仿真,同时,仿真了SPWM控制波形和逆变系统并网波形,验证了理论的正确性和合理性。 【关键词】：光伏发电 MPPT 逆变 Simulink
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 目录4-6
• CONTENTS6-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 光伏发电的研究现状及发展12-14
• 1.2.1 国外光伏发电研究现状及发展12-13
• 1.2.2 国内光伏发电研究现状及发展13-14
• 1.3 光伏发电系统的组成14-15
• 1.4 本文所做的主要工作15-16
• 第二章 系统总体设计及工作原理16-29
• 2.1 光伏并网逆变系统拓扑结构16
• 2.2 DC/DC升压电路16-18
• 2.3 逆变器18-20
• 2.3.1 逆变器拓扑结构18-19
• 2.3.2 并网逆变器的隔离方式19-20
• 2.4 并网控制策略20-26
• 2.4.1 并网逆变器的数学模型20-21
• 2.4.2 光伏并网逆变控制方式21-23
• 2.4.3 电流跟踪控制方式23-26
• 2.5 并网逆变器的SPWM技术26-28
• 2.5.1 SPWM调制方式27
• 2.5.2 SPWM波形生成方法27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 光伏电池的最大功率点跟踪29-36
• 3.1 光伏电池的等效模型29-31
• 3.2 光伏电池的MPPT跟踪原理31-32
• 3.3 光伏电池的MPPT控制方法32-35
• 3.3.1 恒定电压法32-33
• 3.3.2 扰动观察法33-34
• 3.3.3 电导增量法34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 单相并网逆变器的设计36-52
• 4.1 系统的总体结构框图36-37
• 4.2 逆变电路设计37-40
• 4.2.1 支撑电容的设计37-38
• 4.2.2 开关管的选择38
• 4.2.3 输出滤波电感的设计38-40
• 4.3 控制电路设计40-49
• 4.3.1 控制器40
• 4.3.2 信号检测电路40-43
• 4.3.3 锁相环的设计43-45
• 4.3.4 SPWM波产生45-46
• 4.3.5 隔离驱动电路46-48
• 4.3.6 辅助电源模块48-49
• 4.4 控制系统软件设计49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 仿真结果及分析52-67
• 5.1 光伏电池模型的仿真52-59
• 5.1.1 光伏电池的输出特性仿真52-54
• 5.1.2 光伏电池的MPPT控制方法的仿真54-59
• 5.2 光伏并网逆变系统的仿真59-66
• 5.2.1 SPWM控制方法的仿真结果59-62
• 5.2.2 并网仿真波形62-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 全文总结67-68
• 6.2 对以后工作的展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 学位论文评阅及答辩情况表74

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