太阳能光伏发电双模式逆变器控制策略研究

【摘要】： 世界能源危机和环境恶化促使开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展成为人类当前的首要任务。而随着太阳能电池和电力电子技术的不断进步,光伏发电技术和产业不仅是当今能源的一个重要补充,更具备成为未来主要能源的潜力。当前,光伏发电不断向低成本、高效率和高功率密度方向发展,太阳能光伏利用的主要形式将是并网发电系统。 本文主要工作是研究一种光伏发电并网/独立双模式逆变器的控制策略,这种逆变器不仅可靠性好,而且能提高可再生能源利用率。文章对光伏发电应用形式和并网逆变器的分类进行了阐述,综合考虑可靠性、工作效率和成本,选择两级全桥结构逆变器作为研究对象,该拓扑结构多应用于小型并网逆变器。 通过分析比较各种电流控制方式,选择单极性SPWM控制方式来产生本文逆变器控制信号。根据系统具体情况,在不同的运行模式下应用不同的控制策略。并网运行时,电网决定逆变器的输出电压,逆变器看作电流源,采用电流双闭环控制输出电流;独立运行时,逆变器采用电流电压闭环控制输出电压。并利用MATLABSimulink对两种模式下工作的单相和三相逆变器进行仿真。依据瞬时无功理论,提出一种应用在三相电路的软件锁相环,仿真结果显示该锁相环锁相效果良好。 双模式逆变器在两种模式间切换的时候,容易对负载、电网和电源本身造成冲击和干扰,需要采取有效的切换控制方法来减少这种影响。本文详细分析了独立模式和并网模式之间切换过程,并对不同的切换顺序进行比较,并给出一种两种模式间无缝切换的控制方法。利用MATLAB Simulink对单相和三相逆变器两种模式间切换过程进行建模仿真,结果证明了这种模式切换方法的可行性。 介绍了以DSP(TMS320F2812)为核心的控制电路,并对部分硬件设计进行了分析,给出了部分软件流程图。 【关键词】：光伏发电系统 逆变器 并网运行 独立运行 无缝切换
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 符号说明11-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 太阳能光伏发电的背景和优势12-13
• 1.2 太阳能光伏发电系统构成13-14
• 1.3 光伏发电的应用形式14-17
• 1.3.1 独立光伏发电系统14-15
• 1.3.2 并网光伏发电系统15-17
• 1.3.3 混合供电系统17
• 1.4 光伏发电产业的国内外现状及其发展17-18
• 1.5 本文所做的主要工作18-20
• 第2章 双模式逆变器结构和控制方式选择20-30
• 2.1 并网逆变器的分类20-21
• 2.2 滤波器选择21-22
• 2.3 逆变器的控制方式22-29
• 2.3.1 逆变器输出电流的控制方式22-26
• 2.3.2 控制方式的仿真与结果26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 双模式逆变器控制策略研究30-60
• 3.1 逆变器并网运行电路原理分析30-31
• 3.2 双模式逆变器控制策略分析─DC/DC部分31-36
• 3.3 双模式逆变器控制策略分析─DC/AC部分36-50
• 3.3.1 LC滤波器参数设计36-37
• 3.3.2 锁相环37-40
• 3.3.3 逆变器并网运行40-46
• 3.3.4 逆变器独立运行46-50
• 3.4 孤岛效应检测50-52
• 3.4.1 孤岛效应的危害和影响50-51
• 3.4.2 孤岛效应的检测51-52
• 3.5 两种模式的切换过程分析52-59
• 3.5.1 模式开关和并网开关切换顺序分析52-53
• 3.5.2 减少逆变器并网冲击的措施53
• 3.5.3 两种模式的具体切换过程53-54
• 3.5.4 仿真与结果54-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第4章 光伏三相并网控制器的软硬件设计60-78
• 4.1 硬件设计60-72
• 4.1.1 TMS320F2812 DSP芯片的介绍60-61
• 4.1.2 输入信号调理电路61-63
• 4.1.3 ADS8364介绍及与DSP的接口设计63-65
• 4.1.4 PWM输出及保护电路设计65-66
• 4.1.5 三极管驱动电路66-67
• 4.1.6 电流保护电路67-68
• 4.1.7 DSP电源设计68-69
• 4.1.8 通讯电路设计69-71
• 4.1.9 PCB板的绘制及注意事项71-72
• 4.2 软件设计72-76
• 4.2.1 主程序设计72-73
• 4.2.2 中断程序设计73
• 4.2.3 ADS8364软件设计73-74
• 4.2.4 SPWM软件设计74-76
• 4.3 本章小结76-78
• 第5章 总结与展望78-80
• 5.1 主要内容总结78
• 5.2 进一步工作78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 学位论文评阅及答辩情况表85

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