光伏并网发电系统控制方法的研究

【摘要】： 太阳能作为一种新型能源以其清洁、储量大、无污染等优点使其利用越来越受到人们的重视,而光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。本文主要研究了光伏并网发电系统的控制方法。由于目前光伏电池的价格高,转换效率比较低,为了降低系统造价和有效的利用太阳能,对光伏并网系统的控制方法的研究显得尤为重要。 本文针对光伏并网发电系统的特点,将其分为三部分进行研究。研究了光伏电池的工作原理及输出特性,在此基础上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真软件对不同环境及不同日照强度下的太阳能电池输出特性进行了仿真。仿真与实测数据的对比验证了其仿真模型的正确性,为后续的仿真奠定基础。 光伏板的最大功率点的控制是实现光伏并网高效率的输出的必要条件。采用基于模糊控制的方法求取最大功率点驱动boost升压变换器,用以实现最大功率点跟踪和控制。针对电导增量法和干扰法的不足,研究了基于模糊控制的方法。从仿真及实验的结果均能看出系统的稳态功率损耗大大缩小,提高了其稳态性能。 阐述了并网逆变器的工作原理和控制策略。基于逆变控制方法的研究,对系统进行了仿真与实验。其中控制方法采用电流滞环跟踪控制。从仿真及实验结果中可以看出实现了输出功率因数为1的控制目标。 开发了光伏并网的实验系统,设计了基于DSP的最大功率点控制系统和逆变并网系统。实验结果表明,本文采用的控制策略和设计方法是可行有效的,主电路和控制电路的设计是合理的。 【关键词】：光伏电池 最大功率控制 单位功率因数
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 光伏发电的背景及意义7-9
• 1.2 光伏发电系统的简单介绍9-10
• 1.3 本课题所做的工作10-12
• 2 光伏并网系统的工作原理及其设计12-24
• 2.1 系统总体设计12
• 2.2 光伏电池的基本原理及输出特性12-15
• 2.2.1 光伏电池的基本原理12-13
• 2.2.2 光伏电池的输出特性13-15
• 2.3 MPPT控制器的设计15-21
• 2.3.1 Boost升压电路的工作原理15-16
• 2.3.2 MPPT控制方法16-21
• 2.4 并网逆变部分的分析21-23
• 2.4.1 单相全桥逆变器的工作原理21-22
• 2.4.2 光伏并网逆变器的控制策略22
• 2.4.3 并网电流控制22-23
• 2.5 小结23-24
• 3 光伏并网发电系统子系统的仿真研究24-36
• 3.1 PSIM仿真软件的介绍24
• 3.2 光伏电池的数学建模及仿真模型24-30
• 3.2.1 基于伏安外特性的光伏电池的数学模型及仿真模型25-27
• 3.2.2 基于物理机制的光伏板的数学模型及仿真模型27-30
• 3.3 基于模糊控制的最大功率点的仿真研究30-34
• 3.3.1 基于模糊控制器的最大功率跟踪控制器的设计30-32
• 3.3.2 仿真波形32-34
• 3.4 并网逆变器的PSIM仿真34-35
• 3.5 小结35-36
• 4 系统主电路及控制系统的设计36-48
• 4.1 主电路中的参数的选择36-38
• 4.1.1 功率管的选择36
• 4.1.2 DClink的电容的选择36-37
• 4.1.3 逆变器滤波电感的选择37-38
• 4.2 控制电路38-42
• 4.2.1 DSP的选取39-40
• 4.2.2 直流电流检测电路40
• 4.2.3 直流电压测量电路的设计40-41
• 4.2.4 IGBT隔离、驱动电路设计41
• 4.2.5 同步电路的设计41-42
• 4.3 软件设计42-45
• 4.3.1 最大功率点(MPPT)跟踪算法的实现42-43
• 4.3.2 并网逆变的实现43-45
• 4.4 实验结果及其分析45-48
• 4.4.1 最大功率点的实试验结果分析45-47
• 4.4.2 逆变并网的实验结果分析47-48
• 5 结论与展望48-50
• 5.1 研究结论48
• 5.2 展望48-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-52

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