基于DSC的太阳能发电装置的研究

【摘要】：随着全球能源危机和环境污染日益严重,太阳能作为当前最理想的绿色能源之一越来越受到各国的重视。光伏并网发电代表太阳能利用的发展趋势,正成为太阳能利用的主要途径。 本文首先分析比较了光伏并网逆变器的主电路结构和控制策略,选择适合单相光伏并网发电系统特点的非隔离两级式并网结构,输出逆变电流跟踪控制方式采用三角波比较方式；其次在分析光伏电池输出特性的基础上,分析比较了3种常用的最大功率跟踪控制方式,最终采用了固定电压法结合扰动观察法,并分别进行了仿真,仿真结果表明改进后的最大功率点跟踪方法启动性能好,跟踪速度快：然后,提出孤岛检测的必要性,并对孤岛原理进行理论分析,分别对孤岛效应无源和有源检测方法进行了介绍,针对它们的缺点,提出了一种混合孤岛检测方法,同时建立了仿真模型,仿真结果表明,该方法对电网谐波污染小,检测速度快,并且无检测盲区。 根据控制系统的整体方案,设计了基于TMF320F28027控制器的单相光伏并网发电装置,介绍了系统主电路中重要参数的计算、器件的选取,以及具体的软硬件设计。硬件设计包括逆变驱动电路、信号采集电路等。软件设计采用循环+中断的程序设计方法,给出了主程序及各个中断子程序流程图。最后实验结果验证了本文所设计的光伏并网系统的可行性。 【关键词】：光伏并网 最大功率点跟踪 孤岛检测 DSC 光伏系统设计
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究背景与意义7-10
• 1.1.1 能源危机与环境问题7
• 1.1.2 光伏发电的优点7-8
• 1.1.3 国内外光伏发电现状和趋势8-10
• 1.2 光伏发电系统分类10-11
• 1.2.1 独立光伏发电系统10
• 1.2.2 光伏并网发电系统10-11
• 1.2.3 光伏混合发电系统11
• 1.3 本课题研究内容11-13
• 第二章 光伏并网系统设计及其原理13-21
• 2.1 光伏并网系统的组成13
• 2.2 光伏并网逆变器的拓扑结构13-16
• 2.2.1 根据控制方式划分13-14
• 2.2.2 根据功率级数划分14-15
• 2.2.3 根据结构形式划分15-16
• 2.3 光伏并网系统设计方案16-18
• 2.3.1 光伏并网主功率电路设计16-17
• 2.3.2 光伏并网逆变电流跟踪控制方式选择17-18
• 2.4 系统相关工作原理18-21
• 2.4.1 前级 BOOST 工作原理18-20
• 2.4.2 后级全桥逆变工作原理20-21
• 第三章 光伏并网系统最大功率点跟踪的研究21-31
• 3.1 光伏电池21-24
• 3.1.1 光伏电池发电原理21-22
• 3.1.2 光伏电池仿真模型22-23
• 3.1.3 光伏电池输出特性23-24
• 3.2 MPPT 基本原理24-25
• 3.3 常见光伏系统 MPPT 控制方法及其仿真25-29
• 3.3.1 固定电压法26-27
• 3.3.2 扰动观察法27-28
• 3.3.3 电导增量法28-29
• 3.4 一种改进的 MPPT 控制方法及其仿真29-31
• 第四章 光伏并网系统孤岛检测的研究31-41
• 4.1 孤岛效应的基本问题31-34
• 4.1.1 孤岛效应的基本概念31
• 4.1.2 孤岛效应的危害31-32
• 4.1.3 孤岛效应的检测标准32-33
• 4.1.4 孤岛效应的理论分析33-34
• 4.2 孤岛检测方法34-37
• 4.2.1 无源检测方法34-36
• 4.2.2 有源检测方法36-37
• 4.3 混合孤岛检测仿真与研究37-41
• 第五章 基于 DSC 的光伏并网系统软硬件设计41-59
• 5.1 系统技术指标41
• 5.2 微处理器的选择41-42
• 5.3 系统硬件电路设计42-49
• 5.3.1 主电路参数设计及其选型42-46
• 5.3.2 开关管驱动电路设计46-47
• 5.3.3 信号采样电路设计47-49
• 5.4 系统软件设计49-56
• 5.4.1 系统软件总体设计49-50
• 5.4.2 系统主程序设计50
• 5.4.3 MPPT 控制中断子程序50-51
• 5.4.4 SPWM 控制中断子程序51-54
• 5.4.5 捕获中断子程序54-56
• 5.5 系统实验结果及分析56-59
• 5.5.1 TMF28027 输出 SPWM 波形56-57
• 5.5.2 输出电流跟踪电网电压波形57
• 5.5.3 逆变器输出电压波形图57-59
• 第六章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-63
• 详细摘要63-73

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