光伏并网逆变器及其仿真研究

【摘要】： 随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，寻找一种大储备、无污染、易获取的新能源已经上升到世界各国的日程。太阳能凭借其在以上几方面的优点受到全球的高度关注。太阳能的应用方法有很多种，光伏并网发电最能代表太阳能光伏利用的发展方向，已经逐渐成为光伏发电的主流。并网逆变器作为光伏并网系统的核心部件也得到了广泛的研究。 本文以一个完整的光伏并网发电系统为研究对象，着重对单相的光伏并网系统进行了全面的分析，并从并网系统的主电路拓扑、控制策略、系统参数选择、最大功率点跟踪以及反孤岛效应等几个方面做了详细的分析和仿真实验。 首先，详细分析了光伏并网发电系统的不同主电路拓扑结构的工作原理和特点，在此基础上选用了一种比较简单的电路拓扑。并推导出一个简单实用的控制方程，由此设计出一个单环控制器。 其次，根据设计出的主电路和控制器，采用一种不常用的定时比较产生PWM波的方法。应用Matlab／Simulink中的Simpower Systems工具箱搭建了整个电路模型，并进行了仿真实验研究。 再次，通过分析各种常用的最大功率点跟踪的方法，提出了一种基于本文中控制器的扰动观察法，并从理论上计算出各元器件的最优值。最后通过搭建电路模型，并进行仿真实验研究证实了设计的正确性。 最后，孤岛效应问题关系到并网发电系统的安全问题。本文分析了孤岛效应的产生原因和目前各种常用的被动和主动的孤岛效应的检测方法。根据本文设计系统的特点，提出了主动频率偏移法来检测孤岛效应，详细分析了其工作原理，并进行了仿真实验验证。 【关键词】：光伏并网 并网逆变器 MATLAB仿真 最大功率点跟踪 反孤岛效应
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章.绪论6-16
• 1.1 课题背景6-7
• 1.2 太阳能光伏发电产业的广阔前景7-9
• 1.2.1 国外光伏发电产业的现状7
• 1.2.2 国内光伏发电产业的现状7-8
• 1.2.3 并网发电成为光伏发电的发展趋势8-9
• 1.3 光伏并网发电系统概述9-12
• 1.3.1 光伏并网发电系统的构成及分类9-10
• 1.3.2 光伏并网逆变器简介10-11
• 1.3.3 分布式并网发电系统的标准11-12
• 1.4 光伏并网发电系统的应用12-14
• 1.4.1 屋顶光伏发电系统12-13
• 1.4.2 大型光伏并网发电站13-14
• 1.5 本文的主要研究内容14-16
• 第二章 并网逆变器的工作原理与理论分析16-30
• 2.1 并网逆变器的结构与分类16-19
• 2.1.1 并网逆变器的结构分类16
• 2.1.2 并网逆变器的结构拓扑16-19
• 2.2 单级式光伏并网逆变器的控制策略及工作原理19-23
• 2.2.1 光伏并网逆变器的控制策略19-20
• 2.2.2 主电路的拓扑结构20-21
• 2.2.3 主电路工作原理21-23
• 2.3 定时比较法PWM跟踪控制器的设计23-25
• 2.3.1 几种常用的PWM波产生方法23-24
• 2.3.2 控制器的设计24-25
• 2.4 仿真分析25-29
• 2.5 小结29-30
• 第三章.最大功率点跟踪的实现30-40
• 3.1 最大功率点跟踪的原理30-33
• 3.1.1 太阳能电池的基本原理和构造30-31
• 3.1.2 太阳能电池的输出特性31-33
• 3.2 最大功率点跟踪控制的方法33-37
• 3.2.1 定电压跟踪法34
• 3.2.2 扰动观察法34-36
• 3.2.3 电导增量法36-37
• 3.3 基于单环控制器的扰动观察法设计及仿真分析37-39
• 3.4 小结39-40
• 第四章.光伏并网系统中孤岛效应的仿真实验研究40-46
• 4.1 孤岛效应的分析40
• 4.2 孤岛效应检测技术分类及应用40-42
• 4.2.1 内部无源法41
• 4.2.2 内部有源法41-42
• 4.2.3 外部检测法42
• 4.3 孤岛效应检测仿真实验42-46
• 第五章 结论与展望46-48
• 5.1 结论46
• 5.2 展望46-48
• 参考文献48-51
• 攻读学位期间的研究成果51-52
• 致谢52-53

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