高频光伏微网关键装置的研制

【摘要】：随着工业化的高度发展,电力的需求不断增长。以可再生能源为基本支撑的分布式发电所构成的微电网,是现代电力框架下一种新兴的电能分配形式。微电网的大规模发展,迫切需要一种更加分散、更为高效的能量传输手段,用来传输环境友好且成本低廉的能源,高频交流技术在微网中的应用受到了关注。本文根据高频光伏微网系统实际运行时必须满足低成本、高效率和高可靠性等特点,设计了一套1.5k W单相400Hz逆变器与一套3k W单相光伏并网逆变器实验样机。本文首先概述了光伏发电的背景与意义,分析了微电网国内外发展现状,指出了高频交流技术在微电网应用中的优点与前景;其次,对光伏发电系统MPPT控制技术进行了分析;再次,对400Hz逆变器的PWM控制技术进行了研究,对光伏并网逆变器的总体控制策略进行了研究,并对锁相环技术与并网电流控制策略进行了研究;最后,对系统软硬件进行了设计,包括系统主电路、控制电路、检测电路、保护电路以及辅助电源的设计,对软件开发流程进行了设计,并通过实验对本文所设计的两套逆变器进行了实验测试。为进一步提高系统能量利用率,本文对MPPT控制算法进行了深入分析,并以定步长扰动观察法为原型,采用了一种自适应变步长扰动观察法进行MPPT控制。为解决400Hz逆变器输出谐波难以滤除的问题,通过采用SHE-PWM控制算法,避免了主电路采用多电平或级联方式等复杂结构。为提高光伏并网逆变器并网电流跟踪控制精度,本文采用PR控制器实现对并网电流的无静差跟踪控制。为抑制电网电压对并网电流的干扰,引入了电网电压前馈补偿。根据以上设计理念,设计了一套基于模拟芯片控制的400Hz逆变器与一套基于双DSP构架的光伏并网逆变器,并完成了相关的实验测试,取得了良好的实验结果。实验结果表明,本文所采用的设计方案切实可行。本文研究受助于国家自然科学基金项目---基于高频交流技术的分布式可再生能源技术研究(51177050)。 【关键词】：高频交流 光伏微网 最大功率点跟踪 400Hz逆变器 光伏并网逆变器
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究的背景与意义11-12
• 1.2 光伏微网国内外发展现状12-13
• 1.3 高频光伏微网技术13-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-18
• 第二章 光伏电池与MPPT控制18-32
• 2.1 光伏电池的基本原理与数学模型18-21
• 2.1.1 光伏电池的基本原理18-19
• 2.1.2 光伏电池的数学模型19-21
• 2.2 光伏电池的输出特性21-22
• 2.3 最大功率点跟踪技术22-26
• 2.3.1 定电压跟踪法23
• 2.3.2 电导增量法23-25
• 2.3.3 扰动观察法25-26
• 2.4 改进型MPPT算法26-29
• 2.5 仿真验证29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 400Hz逆变器的设计32-45
• 3.1 引言32-33
• 3.2 PWM技术的研究33-36
• 3.2.1 SPWM技术的研究33-35
• 3.2.2 SHE-PWM技术的研究35-36
• 3.3 400Hz逆变器硬件设计36-40
• 3.3.1 400Hz逆变器硬件总体框架37-38
• 3.3.2 400Hz逆变器器件的设计与选型38-39
• 3.3.3 保护电路的设计39-40
• 3.4 400Hz逆变器软件设计40-41
• 3.5 400Hz逆变器实验结果41-44
• 3.5.1 400Hz逆变器实验装置41-43
• 3.5.2 400Hz逆变器波形43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 光伏并网逆变器的设计45-71
• 4.1 引言45
• 4.2 光伏并网逆变器总体控制策略的研究45-47
• 4.2.1 基于全桥逆变电路的MPPT控制46
• 4.2.2 基于Boost变换器的MPPT控制46-47
• 4.2.3 基于前级、后级变换器MPPT控制的比较47
• 4.3 锁相环技术的研究47-50
• 4.3.1 锁相环的基本原理48-49
• 4.3.2 锁相环的实现49-50
• 4.4 并网电流控制策略的研究50-52
• 4.5 光伏并网逆变器硬件设计52-60
• 4.5.1 光伏并网逆变器硬件总体框架53-54
• 4.5.2 光伏并网逆变器的器件设计与选型54-57
• 4.5.4 辅助电源的设计57-58
• 4.5.5 信号检测电路设计58-60
• 4.6 光伏并网逆变器控制部分软件设计60-63
• 4.6.1 光伏并网逆变器主程序设计60
• 4.6.2 AD中断服务程序设计60-62
• 4.6.3 eCAP中断服务程序设计62-63
• 4.7 光伏并网逆变器显示部分软件设计63-65
• 4.7.1 AVR单片机主程序设计63-64
• 4.7.2 AVR单片机菜单程序设计64-65
• 4.8 光伏并网逆变器实验结果65-69
• 4.8.1 光伏并网逆变器实验装置65-67
• 4.8.2 光伏并网逆变器实验波形67-69
• 4.9 本章小结69-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-78
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79-80
• 附件80

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

小功率单相并网逆变器并网电流的比例谐振控制    马琳;金新民;唐芬;梁京哲;

微电网研究综述    鲁宗相;王彩霞;闵勇;周双喜;吕金祥;王云波;

多功能并网逆变器及其在微电网中的应用    曾正;杨欢;赵荣祥;

多功能并网逆变器研究综述    曾正;杨欢;赵荣祥;汤浩;金磊;朱明磊;汤胜清;

新型的无隔离变压器单相光伏并网逆变器    吴学智;尹靖元;杨捷;童亦斌;

单极性SPWM调制方式下逆变器效率对比    蒋晨;薛士龙;耿攀;李帆;

中国光伏——2014及未来发展    蒋莉萍;

国内外新能源产业发展动态    陈柳钦;

微电网实验平台的设计    杨为;丁明;毕锐;高研;丁银;

基于改进变步长电导增量法的MPPT控制    黄勤;赵靖;凌睿;石国飞;袁宇龙;

大容量400Hz中频逆变器拓扑和数字控制技术研究    刘春喜

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究    马琳

光伏水泵系统及其控制的研究    苏建徽

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

光伏并网逆变器辨识建模方法及应用    郑伟

含多种分布式电源的微电网运行控制研究    王鹤

单相光伏并网逆变器的研究    魏德冰

单相400Hz中频电源复合控制技术的研究    赵众

光伏发电系统MPPT控制算法研究    陈坤

基于DSP的太阳能并网逆变器的设计    冉岩

光伏发电系统MPPT技术研究    王冰清

3KW单相光伏并网逆变器的研制    沈实叠

光伏发电系统最大功率点跟踪研究    孙德达

三相并网逆变器锁相与电流控制技术    王万宝

含有光伏电源的微网综述    王锡琳;

基于电流分解的微网功率控制策略研究    纪明伟;陈杰;栾庆磊;

光伏水泵变频器的设计    贺文涛;苏建徽;张国荣;

基于68HC908MR16单片机的光伏水泵控制器的设计    公平;孙佩石;苏建徽;

太阳能低压钠灯电子镇流器设计    阮景义;苏建徽;李桂臣;

光伏并网系统中的无功及谐波电流检测与补偿    杨立永;王周龙;田红芳;

宽输入电压范围单相光伏并网变换器的控制策略    王剑;郝瑞祥;王翔;郑琼林;

智能型光伏微电网及其N+1控制模式研究    李志勇;冯江华;

用户侧光伏微电网发展机遇与挑战    吴小云;顾广娟;

通用变频器在光伏水泵系统中的应用    张志刚;杜雪芳;苏建徽;

On the Topological Characteristics of Power Grids with Distributed Generation    

微网中复合储能的互补配置研究    梁惠施;范明天;张祖平;

飞轮储能系统在微网中的应用研究    潘明明;马瑾;

江南体育在线直播观看 水泵的控制研究    王飞;赵彦;周毅人;余世杰;沈玉梁;

微电网稳定性研究综述    文波;聂一雄;

智能微电网研究综述    肖朝霞;方红伟;张献;

智能配电网信息物理融合保护系统的研究    庄伟;牟龙华;

分布式发电对配电网继电保护的影响    于旭东;陈建玉;

基于Multi-Agent的分布式发电系统监控方案    姜国涛;贾清泉;袁野;赵文静;董海燕;朱庆军;

微电网及其控制技术研究    廉超;宋腾;李鹏;顾志强;江百川;

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究    刘慧芳

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究    马琳

微网谐波振及电压暂降的评估与控制    雷之力

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

光伏微网的发电预测与能量管理技术研究    陈昌松

微网系统的运行优化与能量管理研究    张颖媛

微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究    龚宇雷

基于智能充电芯片的光伏发电系统研究    陆璐

含有微网的黑启动特性的研究    王钟辉

有载调压变压器对电力系统静态电压稳定性影响的研究    朱闪闪

光伏水泵系统控制策略研究    陈广华

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

三相光伏逆变器的数字化控制    陈文军

单相逆变器无线并联控制方法的研究    任政

逆变器模块组合化及其同调制问题的研究    林王清

单级式光伏并网逆变系统最大功率点的研究与分析    张武斌

单级式光伏并网发电系统与MPPT的研究与实现    顾雪霏

太阳光伏发电    崔容强;喜文华;魏一康;张兰英;

太阳电池及其发展方向    吕建;殷洪亮;

基于MATLAB的光伏模块输出特性及MPPT的建模与仿真    王雨;胡仁杰;

功率MOSFET反向特性的分析模拟    周宝霞,陈治明,王守觉

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

小功率单相并网逆变器并网电流的比例谐振控制    马琳;金新民;唐芬;梁京哲;

新能源分布式发电系统并网与离网运行的柔性切换技术    盛建科;曾嵘;年珩;佘岳;徐凤星;

中小功率光伏逆变器用功率模块的发展及应用    龚熙国;胡兵;

我国江南体育在线直播观看 产业的发展机遇与战略对策    沈辉;舒碧芬;闻立时;

基于dq变换和正反馈的孤岛效应检测策略    魏明;康强;

    中国工商银行城市金融研究所宏观分析师 宋玮

    本报记者 王旭辉

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究    陈宏

基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究    彭力

混合多电平逆变器拓扑及其市制方法研究    丁凯

粒子群优化算法的理论及实践    张丽平

载波相移级联H桥型多电平变流器及其在有源电力滤波器中的应用研究    李建林

新型多电平逆变器组合拓扑结构和多电平逆变器的容错技术    陈阿莲

数字控制PWM逆变电源关键技术研究    孔雪娟

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

有源滤波应用于飞机交流电源系统的关键技术研究    陈东华

单级式光伏并网发电系统与MPPT的研究与实现    顾雪霏

光伏发电系统MPPT技术的研究与实现    陈爱龙

基于遗传神经网络的光伏阵列多峰最大功率点追踪    白静晶

支持向量机回归算法预测局部遮阴光伏发电系统最大功率    赵丹

三相光伏发电并网逆变器研究与设计    王日明

电压源型逆变器的智能控制技术研究    刘邦银

多支路并网型光伏发电最大功率跟踪器的研究    陈兴峰

电网电压不平衡时三相PWM整流器控制策略的研究    续艳珍

电压空间矢量脉宽调制技术的研究及其实现    肖春燕

逆变器并网孤岛检测技术的研究    奚淡基

脉冲均匀调制功率控制串联谐振式逆变器    颜文旭,沈锦飞,惠晶,吴雷

正弦逆变器控制软件设计    王耀北;闫英敏;

并联型逆变器的定角控制    朱晓荣,彭咏龙,李和明

数字双闭环瞬时值控制逆变器外特性研究    许爱国;谢少军;

一种高性能的单相逆变器多环控制方案    熊健;周亮;张凯;史鹏飞;

一种并联谐振型逆变器他激频率的控制方法    张春雨;彭咏龙;张智娟;

Z源逆变器的电压电流双闭环控制    崔彬;钱照明;丁新平;彭方正;

196系列单片机在空调逆变器中的运用    岳玉静;

多重化逆变器及其控制方法    梁中华;于平泳;刘春芳;卢宝宏;刘宏楠;

电动汽车双向阻抗源逆变器控制系统设计    周玉栋;许海平;曾莉莉;温旭辉;

组合式三相正弦逆变器控制软件设计    陈永利;霍艳军;

基于免疫算法的单相逆变器多目标最优控制策略研究    费雯丽;袁佳歆;陈立;

基于60°坐标系的五电平逆变器研究    李红利;方文俊;仇书文;

新型中频正弦波逆变器控制方法实现的研究    李金刚;马鑫;钟彦儒;

光伏并网逆变器伪孤岛现象的研究    郭建勇;方如举;李献伟;

500kW光伏并网逆变器控制系统设计和实现    石志学;王金峰;金传付;吉文杰;郭艳鹏;陈可;

逆变器无拍频控制策略研究    葛兴来;冯晓云;

逆变器电流滞环控制技术研究    叶楠;何中一;孟宪会;邢岩;

1kW潮流能发电装置逆变器SVPWM技术的研究与应用    张少杰;段铁群;杨勇;张亮;

UPS逆变器反馈控制误差分析与改进方法    郭同生;黎辉;杨旭;王兆安;

一款新型逆变器控制芯片LX1692IDW简介    上海 苏成富

新一代UPS的发展趋势    周志敏

Z源逆变器研究    房绪鹏

光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究    陈艳

Z源逆变器研究    汤雨

太阳能交流模块逆变器及其控制技术的研究    谭光慧

网络控制逆变器及其并联系统若干关键问题研究    郑伟锋

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

基于滑模变结构控制的电压型组合式逆变器和电流源逆变器控制技术研究    许飞

电压型逆变器分布式控制并联关键技术研究    亓迎川

大容量高频谐振逆变器关键技术的研究    李建文

基于Z源型逆变器的光伏并网发电系统的研究    许颇

阻抗源逆变器在微型电动汽车上的应用研究    伍元彪

风光柴互补发电系统中并网双向逆变器的研究    赵玲霞

单相逆变器无互联线并联控制技术研究    阚加荣

双向高频环节逆变器研究    张怀金

新型逆变器控制系统研究    张志强

单相并网光伏逆变器的研究    郭虓

基于内高频环的并网三相光伏逆变器的研究和实现    何耀

单相中频逆变器数字控制及其并联研究    王文杰

基于下垂法控制的无线并联逆变器系统由独立到并网模式切换策略的研究    金城

电动汽车电机驱动用Z源逆变器的实验研究    薛平