光伏发电之MPPT与并网逆变器关键技术

【摘要】：最大功率点跟踪（MPPT）技术、逆变并网技术作为新能源领域的两个关键技术，得到了广大新能源技术研究工作者的持续关注。本文分别研究了MPPT技术和逆变并网技术，且从控制的角度研究了并网逆变器的多项性能特征。 由于环境温度和光照强度的不确定性，导致光伏电池最大功率点会随着温度和光强的变化而呈现非线性变化。为解决这一实际问题，光伏MPPT控制技术应运而生。虽然目前不少MPPT算法取得了较好的效果，但在实际应用中仍有不少问题，特别是在最大功率点附近震荡的问题。本文在结合传统优秀算法的基础上，提出了一种新MPPT算法，解决了最大功率点附近震荡的问题。由于光伏电池功率较小，且传统MOSFET驱动电路功耗较大，直接制约了通过硬件实现新算法的验证。为此，本文提出了一种高效率MOSFET驱动电路，并已申请相关专利。 由于逆变并网系统的稳定与否会对电网造成很大的影响，所以本文认为逆变并网系统最重要的性能特征是系统的鲁棒性。为保证系统的这一最重要特征，本文选择经典的PID控制算法作为研究对象，但与以往大多数论文通过不断调试的方式来设计PID控制参数的方法不同，本文引入控制理论中二阶系统的根频率这一参数。本文对设计的L型连续、离散、LCL型连续、离散并网逆变系统的稳定性、动态特性和静态特性做了详细的推导和分析，并在此基础之上为PID控制器选择了合适的控制参数。本文在建立逆变器模型的基础上，基于单极倍频SPWM调制策略，推导并分析了如何选择L型和LCL型滤波中主要元器件参数的相关公式。在完整地分析了系统性能并合理选择了控制参数的基础上，本文分别利用Simulink和SimPowerSystems模块搭建控制器和功率主电路模型，仿真了L型和LCL型逆变并网系统的各种本文分析过的几种情况下的系统性能。由于Real-TimeWorshop要求Simulink的解算器必须为固定步长，且受制于采样频率的限制，导致传统SPWM调制策略失效，因此本文利用Quanser系统的硬件的部分功能，设计了一种功能类似单极倍频SPWM调制的SPWM调制策略。最后，利用Quanser系统与Simulink无缝对接这一特性，搭建了并网发电。 【关键词】：MPPT MOSFET驱动电路 并网逆变 L型滤波器 LCL型滤波器 根频率 离散系统 滞后
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【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6-9
• 图表清单9-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 课题研究背景14-15
• 1.2 国内外技术现状与发展趋势分析15-16
• 1.2.1 国外研究现状15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.2.3 并网逆变器发展趋势16
• 1.3 光伏发电系统的关键部件16-17
• 1.4 本课题研究的意义17
• 1.5 本文所做的工作17-19
• 第一部分： MPPT 技术19-29
• 第二章 一种新光伏 MP PT 算法及硬件实现19-29
• 2.1 MPPT 算法思想19-22
• 2.1.1 MPPT 算法的基本原理19-20
• 2.1.2 传统 MPPT 算法20
• 2.1.3 新 MPPT 算法－过山车法20-22
• 2.2 基于 IR 2110 构建单管高边 NMOSFET 驱动电路22-26
• 2.3 新 MPPT 算法硬件实现26
• 2.4 实验结果26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第二部分：并网逆变技术29-105
• 第三章 连续域并网逆变器的控制策略29-49
• 3.1 单相并网逆变器的数学模型分析29-34
• 3.1.1 逆变桥的数值分析29-30
• 3.1.2 L 型单相并网逆变器的建模30-32
• 3.1.3 LCL 型单相并网逆变器的建模32-34
• 3.2 控制策略的研究34-48
• 3.2.1 PI 控制策略的研究34-45
• 3.2.2 谐振控制策略的研究45-46
• 3.2.3 前馈控制策略的研究46-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第四章 离散域并网逆变器的研究49-58
• 4.1 离散域 L 型并网逆变器稳定性分析49-54
• 4.1.1 L 型纯离散域稳定性分析49-51
• 4.1.2 L 型控制延时 1 个 TSTEP 的离散域稳定性分析51-54
• 4.2 离散域 LCL 型并网逆变器稳定性分析54-57
• 4.3 实际并网逆变器控制参数的选择57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 逆变器主电路58-73
• 5.1 功率开关管选型介绍58-59
• 5.2 I GBT 驱动电路59-61
• 5.2.1 驱动电路的选型59
• 5.2.2 驱动电路外围电路元器件参数的选择59-61
• 5.3 交流滤波器的设计61-72
• 5.3.1 L 型滤波器的设计61-67
• 5.3.2 LCL 型滤波器的设计67-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第六章 系统软件仿真与验证73-93
• 6.1 仿真主电路的搭建73-75
• 6.2 仿真控制器的搭建75-80
• 6.2.1 电网电压周期检测子系统模块76-77
• 6.2.2 并网电流与电网电压相位差检测子系统模块77-78
• 6.2.3 锁频锁相子系统模块78-79
• 6.2.4 控制子系统模块79-80
• 6.3 L 型并网逆变系统的仿真80-86
• 6.3.1 L 型连续并网逆变系统的仿真80-83
• 6.3.2 L 型离散并网逆变系统的仿真83-86
• 6.4 L CL 型并网逆变系统的仿真86-92
• 6.4.1 PI 控制 LCL 型连续系统仿真86-89
• 6.4.2 PI 控制 LCL 型离散系统仿真89-92
• 6.5 本章小结92-93
• 第七章 实验系统及实验结果与分析93-103
• 7.1 实验系统93-100
• 7.1.1 一种类单极倍频 SP WM 调制策略93-98
• 7.1.2 电流电压检测电路设计98-100
• 7.2 类单极倍频 S P WM 调制策略测试100-102
• 7.3 实验结果分析与研究102
• 7.4 本章小结102-103
• 第八章 总结与展望103-105
• 8.1 本文的总结103-104
• 8.2 后续工作的展望104-105
• 参考文献105-108
• 致谢108-109
• 硕士期间的研究成果及发表的学术论文109-110
• 附录1110-111
• 附录2111

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

全球光伏产业发展现状及趋势    向磊;

我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策    沈辉;舒碧芬;闻立时;

一种电流型并网逆变器的拓扑和控制方法    吴春华;崔开涌;陈国呈;陈卫民;肖鹏;张翼;

准谐振控制器在有源电力滤波器中的应用    杨秋霞;梁雄国;郭小强;赵清林;

EXB841驱动模块的改进用法    李振民,刘事明,张锐

三相电压型PWM整流器的一种改进前馈控制策略    郎永强;徐殿国;HADIANAMREI S R;马洪飞;

电力电子集成技术的现状及发展方向    王兆安,杨旭,王晓宝

一种应用于光伏系统MPPT的变步长扰动观察法    朱铭炼;李臣松;陈新;龚春英;

EXB841 驱动模块的扩展用法    张国安,朱忠尼,郑峰

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

三相逆变器动态特性及其并联系统环流抑制的研究    张宇

非线性负载条件下的逆变器特性研究    陈敏

三相并网光伏发电系统的运行控制策略    刘飞

PID控制器参数整定方法及其应用研究    何芝强

独立光伏发电系统及其MPPT的研究    王厦楠

单相非隔离型光伏并网逆变器的研究    孙龙林

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

校验氧化锌避雷器带电测试仪的新方法    朱琦;王刘芳;王庆军;汪宇;

基于TMS320F2812的软件锁相技术    李旭;王鸣;

烤烟房光伏系统的设计与实现    钟建伟;

光伏发电在农业照明中的应用    夏小会;李正明;

家用太阳能光伏电源系统优化设计    龙维绪;王志刚;刘祖明;廖华;

变频技术在医院污水处理工程中的应用    王军邦;

线性控制系统Nyquist稳定判据的教学方法研究    张德祥;王莹;张倩;张媛媛;

车载方波电源的设计    王玉峰;王仲初;徐畅;薛喜亮;

功率因数与电网损耗关系的分析    吴红霞;吴松林;

太阳能光伏发电与建筑一体化技术在节能建筑中的应用    张萍;郭伟;

新型智能变增益单神经元PID控制算法    李俊丽;张光辉;祝晓红;

基于神经元PID最优控制的汽轮机调速系统研究    曾喆昭;

智能在线式手持PID参数整定仪的设计与软件开发    赵永国;刘广亮;吴昊;李松源;

离散时滞系统的H_∞低阶控制器参数集研究    欧林林;周佩冬;陈宣光;俞立;

中频感应炉模糊控制器的研究    甄鹏杰;

PLC控制的气动控制元件在条并卷联合机上的应用    王晓松;

车载高压输氢系统气瓶输氢加氢特性研究    訚耀保;罗九阳;陈洁萍;马建新;

基于灰色预测补偿的模糊PID在电液伺服系统中的应用研究    田翠侠;邢科礼;张国贤;

液压力检测试验台的模糊PID控制系统设计    衣正尧;熊伟;王海涛;

GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究    张涛

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

类菱形车转向系统研究与分析    查云飞

波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究    曾智刚

淀粉/纤维素类生物质发酵联产氢气和甲烷的机理研究    谢斌飞

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究    朱建光

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

虚拟倒立摆系统的控制研究    郑洪波

小型风机并网逆变器研究    马记

太阳能辅助热泵多功能复合机的电气化改进及其控制    马秋环

基于ARM的SVG型低压无功补偿控制器的研究    张永臣

基于运动控制的虚拟样机技术的研究    杨列坤

智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究    檀庭跃

BP神经网络研究与硬件实现    李安新

基于Hopfield神经网络控制系统的研究    陈少华

碳化硅电力电子器件及其制造工艺新进展    陈治明

CMOS锁相环PLL的设计研究    李桂华,孙仲林,吉利久

用于二阶加纯滞后过程的IMC-PID控制器的研究    龚剑平,王连伟,游浩

分布式供电和冷热电联产的前景    徐建中

PID控制参数的整定方法    陈传硕，田丽华

UPS电源输出变压器的偏磁分析    涂方明,王志飞,孙巍

汽油与水和氧混合重整制氢气    朱文良,韩伟,张小亮,熊国兴,杨维慎

我国环境保护的财政对策    昝志宏

硼氢化钠制氢技术    孙雷,李宁,王桂香,黎德育

DSP与PC机串口的高速数据通信的实现    蔡琳洁,陶然,王卫江

基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究    陈宏

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

CVCF逆变器重复控制策略研究    郑崇峰

基于RBF神经网络与模糊理论的电力系统短期负荷预测    舒菲

Z源单相并网逆变器控制的实现    蔡磊;钱照明;彭方正;

高性能并网逆变器数字控制技术研究    王宝诚;郭小强;邬伟扬;

一种电压型并网逆变器的拓扑和控制策略    孙翠芬;赵艳雷;徐丙垠;孙磊;

台湾群菱推出并网逆变器防孤岛保护试验检测装置    

基于单周控制的光伏双频并网逆变器研究    万江;陈铁;郭真红;庹元科;吴真;郑继红;徐波;曾寅川;

并网逆变器防孤岛试验检测装置    

并网逆变器智能控制策略研究    肖永涛;朱理;

并网逆变器的自动重启程序设计    姜宪明;黄晓江;冬雷;杨耕;

基于双闭环重复控制的并网逆变器的研究    吴华波;

并网逆变器的补偿控制技术    胡雪峰;王璐;龚春英;肖岚;朱晓亮;

并网逆变器控制技术研究    董鹏;毕天姝;薛安成;杨奇逊;

双频并网逆变器的仿真研究    侯世英;庹元科;

并网逆变器直流注入控制策略研究    郭小强;邬伟扬;关雅娟;

微网中并网逆变器的一种改进下垂控制策略研究    史玉立;

微电源并网逆变器的控制策略及仿真分析    刘淑琴;戴敏;韩国志;徐聪;边忠国;

分布式发电并网逆变器实现有源滤波与无功补偿功能的研究    刘聪;戴珂;张树全;段科威;康勇;

电网谐波背景下并网逆变器的PRI控制方法    林辉品;王鹿军;吕征宇;

LCL并网逆变器入网电流控制技术研究    徐志英;许爱国;谢少军;汤雨;

一种基于dsPIC30F4011的并网逆变器锁相控制方法    何占宁;夏东伟;刘玉朋;马秀秀;

我区光伏电站关键设备研究水平步入世界先进行列    记者 周伶

光伏发电若要并网 直流先要变成交流    姜小莉 左裔

丰台垒球场成节能示范场    本报记者 吴林

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

并网逆变器关键技术研究    姚志垒

并网逆变器系统中的重复控制技术及其应用研究    陈东

分布式发电中三相三电平并网逆变器的若干关键技术研究    王鹿军

LCL滤波并网逆变器的数字单环控制技术研究    殷进军

LCL型并网逆变器的解耦控制与优化设计    薛明雨

电励磁直驱风力发电机并网控制技术研究    赵新

一种并网逆变器控制策略的研究    姚爽

风力发电并网逆变器研究    常振国

基于虚拟磁链直接功率控制的并网逆变器的研究    王国君

并网逆变器电流控制技术的研究    徐志英

可再生能源发电系统并网逆变器的单周控制方法研究    庹元科

微电网并网逆变器软件控制与实现    杜秀丽

单相并网逆变器及反孤岛控制研究    袁江伟

基于电流闭环的并网逆变器的研究    刘梁

一种带有谐波控制器的三相并网逆变器系统的研究    张翔

三相并网逆变器滤波及锁相技术研究    邱燕