单相5kw光伏并网逆变器的研制

【摘要】：在能源日益枯竭的今天,新能源的开发和研究必然会成为未来的热点问题,太阳能作为众多新能源之一,以其清洁、经济等优势倍受青睐,光伏并网发电会成为太阳能利用的必然趋势。近几年,我国的光伏事业发展迅速,但与国外的先进水平还有一定的差距。本文从光伏逆变器的拓扑结构出发,详细分析了光伏发电原理、最大功率点追踪、孤岛检测和并网过程。 论文首先分析了光伏发电的国内外发展现状和应用前景,对光伏并网发电系统的种类、结构和并网标准进行了综述。给出了光伏逆变器的主回路原理图,并分析了工作状态,计算了回路的主要参数。 其次,在分析光伏阵列特性的基础上,总结和比较了常用的几种MPPT(Maximum power point Tracking)控制方法,通过扰动观测法对并网逆变器输出电流的控制,实现了光伏阵列的MPPT,并给出了设计方案和仿真实验验证。再次,详细地分析了逆变器的并网控制策略,确定了在独立工作模式下电网电压前馈控制和输出电流反馈控制相结合的方式。给出了详细的硬件和软件设计原理,并利用Matlab软件进行系统仿真,验证了系统建模和设计的正确性。 最后,详细描述目前检测孤岛的方法,本文中采用主动频率漂移法来检测电网发生的孤岛故障,根据要求搭建实验平台,给出了实验波形,满足保护要求。 【关键词】：光伏发电 MPPT 逆变器 并网控制 孤岛检测
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 光伏发电的背景及意义9-11
• 1.1.1 世界能源形势9-10
• 1.1.2 太阳能利用方式10-11
• 1.1.3 光伏发电的研究意义11
• 1.2 光伏发电的发展现状11-13
• 1.2.1 国外光伏发展现状11-12
• 1.2.2 国内光伏发展现状12-13
• 1.3 光伏发电的发展前景13-14
• 1.4 本文所做的工作14
• 1.5 本章小结14-16
• 第二章 最大功率点跟踪控制策略的实现16-29
• 2.1 太阳能电池的工作原理和特性曲线16-18
• 2.1.1 太阳能电池的工作原理16
• 2.1.2 太阳能电池的特性曲线16-18
• 2.2 最大功率跟踪方法的研究18-23
• 2.2.1 MPPT 控制策略18-19
• 2.2.2 几种常见的最大功率跟踪控制方法19-22
• 2.2.3 其他的MPPT 控制方法22-23
• 2.3 扰动观察法的仿真及软件实现23-28
• 2.3.1 MPPT 仿真实验23-26
• 2.3.2 MPPT 软件实现26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 单相光伏工作原理及控制技术的研究29-41
• 3.1 单相光伏并网系统的工作原理29-31
• 3.1.1 单相光伏并网系统的拓扑结构29-30
• 3.1.2 主回路工作状态分析30-31
• 3.2 主回路设计及选型31-35
• 3.2.1 功率器件的选型31-32
• 3.2.2 直流侧滤波器的设计32-33
• 3.2.3 交流侧滤波器的设计33-34
• 3.2.4 隔离变压器的设计34-35
• 3.3 光伏并网逆变器控制策略的研究35-40
• 3.3.1 输出控制方式35
• 3.3.2 电压跟踪控制方式35-36
• 3.3.3 电流跟踪控制方式36-38
• 3.3.4 本设计采用的控制方式38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 基于单片机的硬件和软件设计41-59
• 4.1 逆变器功能参数41-42
• 4.2 系统总体控制方案42-43
• 4.3 控制CPU的选择43
• 4.4 主控单元的硬件结构及组成43-50
• 4.4.1 信号检测电路44-45
• 4.4.2 PWM 输出电路45-46
• 4.4.3 CPU 供电电路46-47
• 4.4.4 485通讯电路47-49
• 4.4.5 频率检测电路49
• 4.4.6 继电器保护电路49-50
• 4.5 系统软件设计及实验分析50-58
• 4.5.1 系统故障保护功能软件设计50-54
• 4.5.2 系统总体软件设计54-55
• 4.5.3 系统仿真55-57
• 4.5.4 系统实验及分析57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 光伏并网发电系统的孤岛效应及防止策略59-67
• 5.1 孤岛效应的定义及危害59-60
• 5.1.1 孤岛效应的定义59
• 5.1.2 孤岛效应的危害59-60
• 5.2 孤岛效应的国际通用标准60
• 5.3 孤岛效应出现的原因60-62
• 5.4 孤岛效应的检测方法62-64
• 5.4.1 被动检测方法62-63
• 5.4.2 主动检测方法63-64
• 5.5 本项目采用的孤岛检测方法及实验分析64-66
• 5.5.1 软件实现64-65
• 5.5.2 实验分析65-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 附录73-75
• 攻读硕士期间发表的论文75-76

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