户用单相光伏并网发电系统设计研究

【摘要】：能源紧张已经成为制约人类发展的又一难题，太阳能作为最具前景的可再生能源受到越来越多国家的重视。光伏并网发电是最具发展潜力的太阳能利用形式，必将成为人类发展的主要能量来源，受到广泛推广，应用。针对此，本文对户用单相光伏并网系统进行了设计与研究。 本文对太阳能发电产业现状以及光伏发电的意义进行了阐述，介绍了户用光伏发电系统的利用现状。 分析了光伏并网发电系统的结构分类和各个结构特点。比较选择了DC DC和DC AC电路。讨论了DC DC和DC AC电路原件参数设置。研究设计了200W户用单相光伏并网发电系统。 分析了光伏电池的工作原理和工作特点，建立了光伏电池的模型。分析比较了几种常用的光伏电池最大功率点跟踪方法，在此基础上给出了改进的变步长扰动观察法，并利用MATLAB的SIMUlink进行了仿真。仿真验证了本方法的正确性。其次，在控制策略上，阐述了单相光伏并网逆变器的工作原理，以及光伏并网逆变器的控制目标。对比了几种并网方式，选择了电压电流双闭环方式。用MATLAB/SIMUlink搭建光伏并网逆变器控制系统的仿真模型，仿真结果验证了该方案的可行性及有效性。 系统阐述了系统的构成和控制方法。给出了系统的模块化设计方案，并给出了模块的电路。本系统应用TMS320F2812为数字核心，制作了一台光伏并网逆变器样机，对样机进行了功能测试和效率测试，样机具有良好的电气性能，并且体积较小、重量较轻、结构简单、安全可靠。 【关键词】：光伏并网发电 最大功率点跟踪 逆变器
【学位授予单位】：沈阳工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-16
• 1 绪论16-25
• 1.1 课题的研究背景及意义16-17
• 1.2 国内外光伏发电的发展及现状17-21
• 1.3 户用光伏并网发电系统的发展及现状21-23
• 1.4 本文主要研究内容23-25
• 2 户用单相光伏并网发电系统方案设计25-39
• 2.1 光伏发电系统的分类25-27
• 2.2 光伏并网逆变器的分类27-30
• 2.3 200W光伏并网系统结构设计30-38
• 2.3.1 MPPT升压电路及其参数确定31-34
• 2.3.2 逆变电路的选择34-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 最大功率跟踪及控制策略研究39-64
• 3.1 光伏电池的数学模型39-42
• 3.2 光伏系统最大功率跟踪方法比较42-49
• 3.2.1 恒定电压控制法(CVT)42-43
• 3.2.2 短路电流比例系数法43
• 3.2.3 插值计算法43-44
• 3.2.4 扰动观测法(P&O)44-45
• 3.2.5 电导增量法(INC)45-47
• 3.2.6 改进的变步长扰动观察法47-49
• 3.3 单相光伏并网发电系统并网控制49-59
• 3.3.1 光伏并网技术的分类和控制目标49-51
• 3.3.2 并网逆变器控制策略的比较51-53
• 3.3.3 电压电流双闭环控制53-55
• 3.3.4 电压外环电流内环控制方式模型55-59
• 3.4 滤波电路中电感L的设计59-63
• 3.5 本章小结63-64
• 4 200W户用单相光伏逆变器的设计64-72
• 4.1 户用型光伏并网发电系统总体设计方案64
• 4.2 微处理器的选择64-65
• 4.3 功率开关管的选择65-66
• 4.4 功率变换电路的设计66-69
• 4.4.1 短路硬保护电路66
• 4.4.2 数据采样电路66-67
• 4.4.3 辅助电源电路67-68
• 4.4.4 开关驱动电路68-69
• 4.5. 实验与测试结果69-71
• 4.5.1 功能测试69-70
• 4.5.2 效率测试70-71
• 4.6 本章小结71-72
• 5 结论与展望72-74
• 5.1 结论与创新点72
• 5.2 创新点摘要72
• 5.3 展望72-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间科研项目及科研成果80-81
• 致谢81-82
• 作者简介82-83

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