基于buck-boost的双级光伏并网系统研究

【摘要】： 随着世界范围内传统能源的短缺及其生态环境问题恶化,新能源的开发利用越来越受到世界各国的重视。太阳能是可再生能源中的重要组成部分,由于其清洁性和普遍存在的优点,近年来发展迅速。 光伏发电是太阳能最重要的利用方式.随着光伏技术的发展,光伏并网发电系统大量的应用到实际系统之中。由于光伏电池输出的非线性,加上光伏输出电能与电网电能的不同,就产生了最大功率跟踪、逆变控制、孤岛效应等技术问题。本文结合基于buck-boost的双级能量结构光伏并网发电系统,对光伏并网系统的相关理论和技术进行了深入的研究,并提出了本文的控制策略。采用TMS320LF2407作为控制芯片,结合MATLAB/SIMUlink软件环境,进行相关实验和仿真。主要内容包括以下三个方面: 1.对BUCK-BOOST电路等效为二端口无损电阻的工作过程进行理论分析、仿真和实验,采用了一种新的基于无损电阻的MPPT控制策略,并结合相关MPPT控制算法,在MATLAB/SIMUlink环境下进行仿真验证。 2.在DC/AC环节采用电流控制,采用工频信号驱动前桥臂和高频PWM控制信号驱动后桥臂的逆变方式,结合SPWM并网控制算法,分析了该控制策略的可行性。运用simpowersysterms工具箱,对采用的控制策略进行了仿真,取得良好的并网逆变控制效果。 3.具体实验电路部分,设计并搭建了buck-boost电路、逆变全桥电路、电流电压采样电路、滤波电路等,进行了相关实验。 仿真和实验表明,采用基于buck-boost二端口无损电阻理论进行最大功率跟踪具有良好的效果;工频信号驱动前桥臂和高频PWM控制信号驱动后桥臂逆变方式结合SPWM并网控制算法的控制策略简单可行,系统工作稳定可靠。 【关键词】：buck-boost 无损电阻 电流控制 最大功率跟踪 光伏并网
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 课题背景及意义7-8
• 1.2 光伏发电发展现状8-11
• 1.2.1 世界光伏产业发展状况8-9
• 1.2.2 我国光伏产业发展情况9-11
• 1.3 光伏发电系统原理及结构11-15
• 1.3.1 光伏电池11-13
• 1.3.2 光伏发电工作原理13
• 1.3.3 光伏发电系统的分类13-15
• 1.4 本文的主要研究内容及创新点15-17
• 第二章 光伏并网系统理论分析研究17-24
• 2.1 并网系统拓扑结构分析17-18
• 2.2 两级光伏并网系统18-22
• 2.2.1 DC/DC 变换器19-20
• 2.2.2 DC/AC 逆变器20-22
• 2.3 本文光伏并网系统原理结构22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 基于无损电阻的MPPT 理论分析24-40
• 3.1 太阳能电池特性24-26
• 3.1.1 光伏电池的数学模型24-25
• 3.1.2 光伏电池的输出特性25-26
• 3.2 光伏系统MPPT 控制算法26-30
• 3.2.1 恒电压法26-27
• 3.2.2 爬山法27-28
• 3.2.3 电导增量法28-29
• 3.2.4 各种MPPT 算法比较分析29-30
• 3.3 Buck-Boost 二端口无损电阻的分析30-35
• 3.3.1 理论分析31-34
• 3.3.2 二端口无损电阻应用到MPPT 中的意义34-35
• 3.4 Buck-boost 电路仿真与实验35-39
• 3.4.1 Buck-boost 二端口无损电阻的simulink 仿真35-37
• 3.4.2 具体实验37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 基于buck-boost 无损电阻的MPPT 仿真40-49
• 4.1 各仿真模块的Simulink 建模40-42
• 4.1.1 太阳能电池模块的Simulink 建模40
• 4.1.2 MPPT 算法的Simulink 建模40-42
• 4.2 基于爬山法和INC 法的MPPT 模型建立与仿真42-45
• 4.3 仿真结果与分析45-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 逆变并网控制的研究49-65
• 5.1 单相全桥逆变器工作原理49-51
• 5.2 并网逆变控制电路参数设计51-57
• 5.2.1 逆变桥功率管的选择52-54
• 5.2.2 滤波电感的选取54-55
• 5.2.3 检测电路55-57
• 5.3 控制方案的分析与实现57-60
• 5.3.1 电流型并网逆变常用控制方法57-58
• 5.3.2 本文采用的控制策略58-60
• 5.4 仿真实现60-64
• 5.4.1 逆变调制方式的仿真60-61
• 5.4.2 SPWM 法控制的仿真61-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 总结65-67
• 参考文献67-70
• 发表论文和科研情况说明70-71
• 致谢71

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