基于功率前馈的单级式三相光伏并网逆变器的研究

【摘要】：单级式光伏并网系统仅需要一级能量变换就可以完成最大功率点跟踪(MPPT)和并网两个功能，因此在效率和成本上都有较大的优势，但是与此同时也会带来一些缺点，如控制复杂，直流母线电压过高等，所以深入研究单级式光伏并网逆变系统，对于未来新能源问题的解决有重要的研究价值和研究意义。 本文以单级式三相光伏并网逆变器为研究对象。首先分析了光伏电池的原理与输出特性并建立其数学模型，根据光伏电池的输出特性对比分析定电压跟踪法、扰动观察法和电导增量法这三种常用MPPT算法的优缺点。在此基础上提出了一种“钟摆式”MPPT算法，同时对该算法进行了理论分析，并将其与传统扰动观察法进行仿真对比，突出了“钟摆式”MPPT算法的优势。 其次，对单级式三相光伏并网逆变器的数学模型与控制策略进行了详细的研究与分析。针对传统双环控制中直流母线电压响应慢，不利于MPPT的快速搜索，本文将功率前馈算法应用于本系统的的外环控制中，并将其与传统的双环PI控制进行仿真对比。此外，针对实际并网控制中调节器设计不合理，参数试凑等问题，对PI调节器参数设计进行了深入研究，通过详细的理论推导得出一种新型设计PI调节器的方法。在完成MPPT算法与逆变器控制策略的分析后，将“钟摆式”MPPT算法与基于功率前馈的双环控制相结合，对单级式三相光伏并网逆变系统进行了整体的仿真研究。 最后，本文对整个系统的硬件和软件进行了详细的设计。在设计的基础上搭建了一套3kVA的单级式三相光伏并网逆变器样机，通过数字控制，完成了整个系统的实验验证。实验结果验证了“钟摆式”MPPT算法以及基于功率前馈控制方案的可行性和有效性。 【关键词】：单级式光伏逆变器 最大功率点跟踪 PI调节器 功率前馈
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 国内外光伏并网发电的现状及趋势11-12
• 1.3 光伏并网发电系统介绍12-14
• 1.3.1 两级式光伏并网发电系统12-13
• 1.3.2 单级式光伏并网发电系统13-14
• 1.4 光伏并网发电控制技术研究现状14-16
• 1.4.1 最大功率点跟踪技术研究现状14
• 1.4.2 并网控制技术研究现状14-16
• 1.5 课题的研究内容16-18
• 第2章 光伏最大功率点跟踪技术18-33
• 2.1 前言18
• 2.2 光伏电池的原理和输出特性18-22
• 2.2.1 光伏电池原理18-19
• 2.2.2 光伏电池数学模型19-20
• 2.2.3 光伏电池仿真模型及输出特性20-22
• 2.3 最大功率点跟踪控制算法的研究22-29
• 2.3.1 单级式最大功率点跟踪原理22-24
• 2.3.2 常用最大功率点跟踪算法24-27
• 2.3.3 “钟摆式”MPPT 算法27-29
• 2.3.4 直流母线电压崩溃的现象29
• 2.4 最大功率点跟踪仿真29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 单级式光伏并网系统控制策略33-53
• 3.1 前言33
• 3.2 三相并网逆变器的低频数学模型33-37
• 3.2.1 abc 坐标系下逆变器数学模型33-35
• 3.2.2 dq 坐标系下逆变器数学模型35-37
• 3.3 电流内环控制策略37-43
• 3.3.1 电流内环设计37-39
• 3.3.2 电流环 PI 调节器的设计39-43
• 3.4 功率前馈控制43-45
• 3.5 逆变器双环控制仿真45-46
• 3.6 单级式光伏并网逆变系统仿真46-52
• 3.6.1 不同光照下的系统仿真48-50
• 3.6.2 不同温度下的系统仿真50-52
• 3.7 本章小结52-53
• 第4章 系统软硬件设计53-64
• 4.1 前言53
• 4.2 系统硬件设计53-60
• 4.2.1 直流母线电容设计53-54
• 4.2.2 输出滤波电感的设计54-57
• 4.2.3 主功率管的选取57
• 4.2.4 驱动电路的设计57-58
• 4.2.5 采样电路的设计58-60
• 4.3 控制系统软件设计60-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第5章 系统实验研究64-73
• 5.1 前言64
• 5.2 三相逆变器并网实验64-68
• 5.2.1 带载电流闭环实验65-66
• 5.2.2 锁相环实验66-67
• 5.2.3 并网实验67-68
• 5.3 双环控制对比实验68-69
• 5.4 MPPT 实验69-72
• 5.5 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果79-80
• 致谢80-81
• 作者简介81

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统    吴理博;赵争鸣;刘建政;王健;袁立强;

无差拍控制在光伏并网发电系统中的应用    张超;王章权;蒋燕君;何湘宁;

单级式光伏发电系统MPPT的实现与稳定性研究    刘飞;段善旭;殷进军;周彦;

一种基于TMS320F2812的软件锁相环实现方法    刘翔;张爱玲;

基于DSP的单级式光伏并网逆变器研究    李琮;杨志坚;

基于开路电压法光伏电池最大功率追踪器    钟长艺;康龙云;聂洪涛;李贞姬;

一种应用于光伏发电MPPT的变步长电导增量法    赖东升;杨苹;

基于功率前馈的单相光伏并网控制策略    姜世公;王卫;王盼宝;刘桂花;

光照强度快速变化时光伏系统稳定性分析    廖志帆;祁新梅;郑寿森;王飞;

基于P-N结的太阳能电池伏安特性的分析与模拟    任驹;郭文阁;郑建邦;

太阳电池基本参数的实验与分析    钟水库;刘长青;沈晓明;

三结GaAs太阳电池的I-V特性研究    杨亚丽;陈国鹰;郭丽斌;高慧;

光伏发电系统并网控制技术现状与发展(上)    查晓明;刘飞;

光伏发电系统并网控制技术现状与发展(下)    查晓明;刘飞;

建筑集成光伏系统的常见结构及其设计要素    王昊;

含有储能单元的微电网运行控制技术    梁帅奇;牟晓春;赵雪;余志飞;

新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势    孙佐;

基于扰动观察法的最大功率跟踪的实现    吴华波;

自动高效太阳能最大功率跟踪系统的研究    吴文昭;吴志刚;王韬;

基于瞬时无功功率理论的新型谐波检测算法    王子绩;孟鑫;张彦兵;周娟;

5KVA数字双闭环控制单相逆变器试验研究    田野;王归新;林涛;

晶体硅太阳电池旁路结分析    李军勇;梁宗存;赵汝强;金井升;李明华;沈辉;

新型锁相技术在光伏并网系统中的应用    周方圆;龚芬;胡前;彭振江;

一种具备并离网切换功能的储能变流器样机研制    陈常曦;曹智慧;李正力;马瑞;邸思忠;殷明;

高电能质量电动汽车充电方法    祝文姬;刘于祥;薛晨;高立克;周柯;

基于电流滞环控制的两级式光伏并网系统仿真研究    武洪涛;臧海洋;

电动汽车光伏充电站中光伏电源并网系统设计    程启明;陈根;李明;王鹤霖;

基于SOGI的单相电流型逆变器    张元吉;叶建华;

A New MPPT Control Method of Photovoltaic Grid-connected Inverter System    LI Sheng-qing;ZHANG Bin;XU Tian-jun;YANG Jun;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

基于LCL滤波器的单相并联有源滤波器控制技术研究    唐诗颖

太阳能级硅（SOG-Si）光伏电池中多孔硅吸杂工艺及其神经网络分析方法研究    张彩珍

微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究    龚宇雷

低压配电网有源电力滤波器关键技术研究    于晶荣

综合型电能质量调节装置的理论与技术研究    盘宏斌

基于Z源网络的光伏并网逆变系统的研究    刘鸿鹏

APF与TSC谐波无功综合补偿控制的研究    郭伟峰

基于微电网运行的光伏逆变电源若干关键技术研究    陈卫民

配电变压器一体化静止无功补偿器（DT-STATCOM）关键技术研究    熊卿

基于DSP的单级式光伏并网系统的研究    耿兴华

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

基于锁相环的永磁同步电机能量回馈控制系统研究    孙轶男

一种新型的江南体育在线直播观看 发电控制系统的研究    刘凤龙

电气化铁路电能质量调节器的研究    乔光尧

基于MC9S12光伏并网逆变器研究    王名发

大型光伏电站接入电网的技术和特性研究    张琪祁

新能源分布式发电系统并网逆变技术研究    曾嵘

单级式光伏并网发电系统与MPPT的研究与实现    顾雪霏

光伏并网系统中的非线性现象分析    许方圆

江南体育在线直播观看 并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

一种单级式三相升压型并网逆变器的控制策略    吴春华;张翼;崔开涌;陈国呈;陈卫民;肖鹏;

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪    刘邦银;段善旭;刘飞;徐鹏威;

基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模    陈阿莲;冯丽娜;杜春水;张承慧;

双dq变换软件锁相环的数学模型研究    王颢雄;马伟明;肖飞;陈明亮;刘勇;

江南体育在线直播观看 发电技术现状及其发展    赵晶;赵争鸣;周德佳;

采用最大功率点跟踪的光伏并网逆变器研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

以电导增量法实现MPPT的单级光伏并网逆变器    叶满园;官二勇;宋平岗;

三相光伏并网逆变器电流控制器研究与设计    窦伟;徐正国;彭燕昌;许洪华;

几种光伏系统MPPT方法的分析比较及改进    徐鹏威;刘飞;刘邦银;段善旭;

江南体育在线直播观看 并网发电系统的研究    赵为

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

建筑集成光伏系统的能量变换与控制技术研究    刘邦银

基于RBF神经网络与模糊理论的电力系统短期负荷预测    舒菲

单级式光伏并网系统MPPT的人工鱼群控制策略    李圣清;张彬;徐天俊;杨峻;

单级式光伏并网逆变器的PR和MPPT集成控制策略    闫彩霞;王生铁;张计科;

    

    

    

    

    

    

    

    

单级式光伏发电系统最大功率点跟踪控制策略    赵国强;宋占魁;

单级式DC/AC逆变电源拓扑研究    龚春英;李伟;严仰光;

基于功率前馈的单级式三相光伏并网逆变器的研究    高燕妮