小功率光伏并网发电系统控制策略研究

【摘要】：相对于其他绿色能源来说,光伏并网发电可以将太阳能方便地转换成电能并入电网提供给用户使用,于是在电能广泛应用的今天,对光伏并网发电技术的研究具有重要意义。 光伏并网逆变控制和最大功率点跟踪控制(MPPT)是光伏并网发电系统的两大核心部分。在光伏并网控制方面本文采用了改进的固定频率SPWM电流控制策略,在电流跟踪内环控制的基础上加了一个外环电压前馈控制。分析了系统的控制模型后,使用MATLAB进行了系统仿真实验,结果证明系统较好地实现了并网逆变器的单位功率因数正弦电流输出控制。 在最大功率点跟踪方面,根据太阳能电池的模型及输出特性,提出了一种新的最大功率点跟踪法,取代传统的跟踪太阳能光伏阵列电压电流双参数法,而采用跟踪系统逆变器输出电流单参数法来实现MPPT控制。然后重点论述了本文设计的基于两级式变换结构的光伏并网系统的MPPT实现过程,同时对控制方案进行了仿真,验证了本方案的正确性和可行性。本文提出的方法是基于单参数控制,因而避免了复杂的运算,简化了最大功率点跟踪器,具有较强的通用性。 针对上述分析与研究,对系统进行了设计。根据光伏系统的整体控制方案,给出了系统主电路结构及参数选择,设计制作了基于DSP芯片TMS320F2407A控制的700W光伏并网发电样机。通过具体的实验,验证了该系统很好地实现了本文提出的控制方案所应完成的各项功能,为以后的研究工作建立了重要的基础。 【关键词】：太阳能 光伏并网 逆变器 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 光伏发电的发展和现状11-13
• 1.2.1 国外光伏发电概况11-12
• 1.2.2 我国光伏发电概况12-13
• 1.3 太阳能光伏并网发电系统13-16
• 1.3.1 光伏并网发电系统组成14-15
• 1.3.2 光伏并网发电系统的优缺点15
• 1.3.3 光伏并网发电系统关键技术15-16
• 1.4 本论文主要研究的内容16-18
• 2 单相并网逆变系统工作原理和控制策略分析18-36
• 2.1 光伏并网系统逆变器拓扑结构18-20
• 2.2 系统工作原理20-22
• 2.2.1 前级升压变换器的工作原理20-21
• 2.2.2 后级单相全桥逆变器的工作原理21-22
• 2.3 单相光伏并网逆变器的控制策略22-28
• 2.3.1 并网逆变器的控制目标22
• 2.3.2 并网逆变器的控制方式22-25
• 2.3.3 并网逆变器的控制策略研究25-28
• 2.4 单相光伏并网逆变器数学建模与仿真28-34
• 2.4.1 单相电流型并网逆变器的模型分析28-31
• 2.4.2 仿真结果分析31-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 最大功率点跟踪控制策略的研究36-60
• 3.1 最大功率点跟踪控制的必要性36-39
• 3.1.1 太阳能电池等效电路36-37
• 3.1.2 输出特性分析37-39
• 3.2 已有最大功率点跟踪方法比较分析39-45
• 3.3 基于两级式变换结构的单参数最大功率跟踪方法45-50
• 3.4 最大功率点跟踪控制的建模与仿真50-58
• 3.4.1 太阳能光伏阵列建模50-52
• 3.4.2 DC-DC 变换器状态空间建模52-55
• 3.4.3 系统建模55-56
• 3.4.4 最大功率点跟踪控制的MATLAB 仿真56-58
• 3.5 本章小结58-60
• 4 单相光伏并网发电系统的设计60-72
• 4.1 系统性能指标60
• 4.2 系统的总体设计和主电路参数设计60-62
• 4.3 系统硬件设计62-65
• 4.3.1 微处理器的选择62-63
• 4.3.2 主控单元的硬件结构及组成63-65
• 4.4 系统软件设计65-71
• 4.4.1 系统主程序流程图67-68
• 4.4.2 定时器中断子程序68
• 4.4.3 并网同步的控制实现68-70
• 4.4.4 PWM 脉冲发生子程序流程图70-71
• 4.4.5 控制系统软件抗干扰措施71
• 4.5 本章小结71-72
• 5 实验结果分析72-78
• 5.1 太阳能电池板特性实验曲线72-73
• 5.2 稳态工作下的实验波形73-75
• 5.3 最大功率实验结果75-76
• 5.4 本章小结76-78
• 6 总结与后期工作78-80
• 6.1 全文总结78
• 6.2 后期工作78-80
• 参考文献80-84
• 附录84-85
• 作者简历85-86
• 学位论文数据集86

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