改进型小型光伏发电及并网系统研究

【摘要】：能源危机推动小型光伏发电并网技术得到了迅猛发展,光伏并网发电技术不断提高。目前光伏并网发电技术还存在问题需要解决:DC/DC变换器功率开关管工作在硬开关状态下,开关损耗和开关管所承受的电压电流应力大;在外界环境变化时,最大功率跟踪会出现误动作,降低跟踪效率;并网逆变器动态响应慢,输出电压谐波含量高,降低电压质量。 基于以上问题,本文对小型光伏发电并网系统进行了深入分析研究,提出了改进措施。针对传统光伏发电DC/DC变换器工作在硬开关状态时,有开关损耗大、开关管电压电流应力大等缺点,采用了一种软开关BOOST变换器,其结构简单,易于控制,大大降低了变换器在工作过程中的开关损耗,提高了传输效率;对现有MPPT方法的对比研究,发现变步长电导增量法有跟踪速度快、跟踪的准确性较高的优点,但在光照强度发生大幅度变化时由于错误计算步长会引起的系统振荡,采用了一种改进的电导增量法,能够快速并准确地跟踪最大功率点,提高光伏发电系统运行的稳定性和跟踪效率;并网逆变器的控制采用DSP为控制核心的基于电网电压前馈的直流母线电压外环、逆变器输出电流内环的SPWM双环控制,能实现逆变器输出的并网电流与电网电压同频同相,即实现了并网逆变器的单位功率因数,提高了逆变器的动态响应速度和输出电压质量。 通过在Matlab/Simulink仿真实验平台建立小型光伏发电并网系统的模型并搭建了相关硬件电路进行仿真和实验验证,给出了仿真和实验结果。 【关键词】：光伏 并网发电 软开关变换器 最大功率点跟踪 SPWM Matlab
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究的背景和意义7-8
• 1.2 光伏发电的发展现状及趋势8-11
• 1.3 本课题研究的主要内容11-13
• 第二章 改进型小型光伏发电并网系统总体设计13-21
• 2.1 光伏阵列的电路特性13-15
• 2.1.1 光伏电池工作原理13-14
• 2.1.2 光伏阵列输出特性曲线14
• 2.1.3 光照强度和温度对光伏阵列输出特性曲线的影响14-15
• 2.2 太阳能光伏发电系统概述15-18
• 2.2.1 独立发电系统16
• 2.2.2 并网发电系统16-18
• 2.3 改进型小型光伏发电并网系统总体设计方案18-19
• 2.3.1 系统硬件电路设计18
• 2.3.2 系统控制框图18-19
• 2.4 本章小结19-21
• 第三章 改进型小型光伏发电并网系统MPPT 硬件电路设计21-29
• 3.1 新型Boost 软开关变换器21-26
• 3.1.1 主电路拓扑21-22
• 3.1.2 工作原理分析22-25
• 3.1.3 参数设计25-26
• 3.2 仿真与实验26-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第四章 改进型小型光伏发电并网系统MPPT 的软件设计29-41
• 4.1 光伏阵列最大功率点跟踪原理29-30
• 4.2 基于DC/DC 变换器的MPPT 算法30-34
• 4.2.1 定步长MPPT 算法31-33
• 4.2.2 变步长MPPT 算法33-34
• 4.3 改进变步长电导增量法34-37
• 4.3.1 改进算法的基本思想34-36
• 4.3.2 改进的变步长INC 算法36-37
• 4.4 仿真与实验37-39
• 4.4.1 基于Matlab/Simulink 的MPPT 仿真37-39
• 4.4.2 实验结果及分析39
• 4.5 本章小结39-41
• 第五章 改进型小型单相光伏发电并网控制的研究与实现41-51
• 5.1 光伏并网逆变器的拓扑结构41-42
• 5.2 光伏逆变器并网原理42
• 5.3 并网逆变器的SPWM 技术42-43
• 5.4 基于SPWM 的电压电流双环的并网逆变器控制43-46
• 5.4.1 并网逆变器常用控制方法43-44
• 5.4.2 电压电流双环瞬时反馈控制44
• 5.4.3 基于电网电压前馈的电压电流双环控制44-46
• 5.5 基于DSP 的并网逆变器的控制实现46-48
• 5.5.1 系统软件的总体设计46-47
• 5.5.2 并网逆变器控制系统主程序47
• 5.5.3 定时器T_1 中断47-48
• 5.5.4 同步信号中断48
• 5.6 仿真48-50
• 5.7 本章小结50-51
• 第六章 总结与展望51-53
• 6.1 本文的工作总结51
• 6.2 对以后工作的展望51-53
• 致谢53-55
• 参考文献55-59
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文59

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