基于超级电容储能的光伏发电系统研究

【摘要】： 世界能源危机的加剧使得光伏发电得到了长足的发展并已成为新能源利用的主流之一。电力电子技术在光伏发电系统中的应用非常重要,起着提高太阳能电池的输出电能质量及效率的作用。 本文设计了一种基于超级电容储能的光伏发电系统结构,首先分析了储能充放电电路的能量流动原理,还对系统能流模型进行了详细分析,最后设计了不同能流模型下的储能控制策略。论文的第三部分对系统独立逆变环节进行了分析,研究了SPWM调制原理,最后设计了电压电流双环控制策略,并计算了控制参数。论文第四部分根据逆变器并网控制目标设计了电流瞬时值闭环反馈、电网电压前馈控制方法。论文最后搭建了DC/AC实验平台,设计了基于TMSC320F2812芯片的控制器,通过实验验证了双环控制策略的正确。 【关键词】：光伏发电 超级电容 逆变器 双环控制 电压前馈
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要3
• 英文摘要3-6
• 第一章 绪论6-11
• 1.1 课题研究背景和意义6-7
• 1.2 光伏发电产业发展现状7-9
• 1.2.1 国外光伏发电产业的现状及其发展7-8
• 1.2.2 我国光伏发电产业的现状及其发展8-9
• 1.3 本文的主要研究内容9-11
• 第二章 太阳能光伏发电系统概述11-21
• 2.1 硅太阳电池的结构及工作原理11-12
• 2.2 硅太阳电池的特性12-15
• 2.3 PSCAD/EMTDC平台下光伏电池仿真模型设计15-18
• 2.4 太阳能光伏发电系统分类、组成结构及工作原理18-20
• 2.4.1 孤立光伏发电系统19
• 2.4.2 并网光伏发电系统19-20
• 2.5 本论文研究的光伏发电系统结构20-21
• 第三章 系统储能环节设计21-36
• 3.1 超级电容器及其储能系统介绍21-26
• 3.1.1 超级电容器21-22
• 3.1.2 超级电容器的研究发展现状22-23
• 3.1.3 超级电容器储能的特点23-24
• 3.1.4 超级电容器等效电路模型24-26
• 3.2 储能主电路设计26-28
• 3.3 储能控制策略28-31
• 3.3.1 系统能流模型28-30
• 3.3.2 能流控制策略设计30-31
• 3.4 基于PSCAD/EMTDC的储能控制仿真分析31-35
• 本章小结35-36
• 第四章 系统独立逆变环节设计36-53
• 4.1 逆变器控制技术的研究现状36-38
• 4.2 逆变器主电路拓扑及调制技术38-40
• 4.3 单相全桥SPWM逆变器的建模40-42
• 4.4 逆变器输出滤波器设计42-44
• 4.5 逆变器的电压电流双环控制44-49
• 4.5.1 电流内环控制参数设计45-47
• 4.5.2 电压外环参数设计47-49
• 4.6 基于PSCAD的仿真分析49-52
• 4.6.1 稳态响应49-50
• 4.6.2 暂态响应50-52
• 本章小结52-53
• 第五章 系统并网逆变控制方法研究53-59
• 5.1 单相并网逆变器主电路拓扑结构及工作原理53-54
• 5.2 光伏发电并网逆变控制目标54-55
• 5.3 并网逆变器的控制策略55-57
• 5.4 控制参数设计57-58
• 本章小结58-59
• 第六章 硬件平台设计及实验分析59-69
• 6.1 系统独立逆变环节技术指标及器件选择59-61
• 6.2 TMS320F2812DSP系统结构及PWM波形产生原理61-62
• 6.3 控制器各单元电路设计62-65
• 6.3.1 电源管理单元62
• 6.3.2 系统时钟电路62-63
• 6.3.3 PWM输出驱动63-64
• 6.3.4 JTAG接口电路64-65
• 6.4 模拟控制系统离散化方法65-66
• 6.5 逆变器输出实验波形分析66-68
• 本章小结68-69
• 第七章 结论与展望69-71
• 参考文献71-73
• 致谢73-74
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况74

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