单相光伏并网MPPT及孤岛效应的研究

【摘要】：随着经济的不断进步,非可再生能源的逐渐枯竭,探索新的可再生能源对于全世界的发展有着重要的意义。光伏发电以其独特的优势将成为主要的新能源。光伏并网发电系统的本质就是电网与光伏发电系统相连接,共同向负载供电。 并网系统主电路参数的设计对于整个系统至关重要,它的好坏直接影响到系统的效率。同时,直流侧和交流侧滤波器的设计对于整个系统的稳定性也十分重要。 本文基于光伏电池仿真模型,建立了太阳能并网发电最大功率点跟踪的仿真模型,然后对较常用的跟踪方式进行了分析。 太阳能光伏并网发电系统必须防止孤岛效应的发生,本文详细分析了主动扰动方式和被动扰动方式,提出了正反频率比较的主动频率偏移法。 本文设计了基于数字信号处理器TMS320LF2407的单相光伏并网发电系统,包括数据采集信号调理电路、捕获电路、驱动电路、逆变器控制方案的选取、软件锁相环、保护电路,提供了可靠的应用平台。 最后运用MATLAB对所设计的最大功率点跟踪方法和孤岛效应进行了仿真分析。实验结果表明：本文所采用的改进的最优梯度法,在日照变化的情况下获得了比较有效的效果；采用的正反频率比较的频率偏移法,对电能质量的影响小,检测简单方便,系统稳定可行。 【关键词】：太阳能 光伏发电 DSP 最大功率点跟踪 孤岛效应
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题的研究背景9-10
• 1.2 光伏产业的发展现状10-11
• 1.3 光伏并网发电的优势和存在的问题11-12
• 1.4 本文研究的主要内容12-14
• 2 单相并网系统的原理14-23
• 2.1 系统的工作原理14-16
• 2.1.1 系统的工作原理14
• 2.1.2 主电路工作状态分析14-16
• 2.2 并网系统滤波器的研究16-22
• 2.2.1 直流侧滤波器的研究16-19
• 2.2.2 交流侧滤波器的研究19-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 最大功率点跟踪技术的研究23-39
• 3.1 光伏电池的输出特性和数学模型23-27
• 3.1.1 光伏电池的原理及特性23-26
• 3.1.2 光伏阵列的数学模型及仿真26-27
• 3.2 最大功率点跟踪方法的分析27-38
• 3.2.1 恒电压跟踪法28-29
• 3.2.2 扰动观察法29-32
• 3.2.3 电导增量法32-33
• 3.2.4 最优梯度法33-35
• 3.2.5 最优梯度法稳定性的研究35-38
• 3.3 本章小结38-39
• 4 孤岛现象的研究与分析39-46
• 4.1 孤岛效应的分析39
• 4.2 检测标准39-40
• 4.3 反孤岛效应40-43
• 4.3.1 被动法40-41
• 4.3.2 主动法41-43
• 4.4 本文所采用的孤岛检测法43-45
• 4.4.1 传统主动频率偏移法的缺点43-44
• 4.4.2 检测孤岛效应的可行性方案44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 5 基于DSP单相并网系统的设计46-58
• 5.1 数据采集信号调理电路46-49
• 5.1.1 直流量47-48
• 5.1.2 交流量48-49
• 5.2 驱动电路49-50
• 5.3 捕获电路50-51
• 5.4 逆变器控制方案的选则51-52
• 5.5 软件锁相环52-56
• 5.6 并网系统的保护56-57
• 5.7 本章小结57-58
• 6 系统的仿真与分析58-64
• 6.1 最大功率点跟踪的仿真分析58-60
• 6.2 孤岛效应的仿真与分析60-63
• 6.3 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 作者简历68-70
• 学位论文数据集70

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