基于DSP单相光伏并网控制的研究

【摘要】：随着全球经济的快速发展,不可再生能源的不断消耗造成了今天的能源短缺,伴随着能源危机的日益加重。人类必须努力寻找能可持续发展的新能源,然而太阳能既是一种可再生能源又是无污染的能源,而且现在太阳能发电新技术不断被专家提出并开始应用。在当今社会,世界很多国家都很重视光伏发电技术的发展,我国政府也出台了不少相关政策来鼓励国内光伏产业的发展。因此在次背景下,本文以单相光伏并网系统为研究对象,对其进行了详细的介绍和全面性的分析,并从光伏并网系统的拓扑结构、光伏列阵的原理、最大功率追踪、控制策略、锁相和孤岛效应等几个方面做了分析和仿真。主要工作如下： 根据工程实际情况建立了光伏电池的数学模型,并利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,然后通过仿真对光伏电池输出特性进行分析,结果表明该模型的正确性并作为后续实验的基础。本文采用定电压与扰动观测法相结合的方法进行MPPT,在Simulink中分别对定电压法、扰动观测法和电导增量法搭建了仿真模型并进行仿真,结果显示电导增量法和扰动观测法能精确的跟踪最大功率点,定电压法跟踪速度快但精度不高。本文采用的是改进型的三角波比较控制方法,在Simulink中搭建模型并分别对三角波比较法、加入前馈的三角波比较法和改进型的三角波比较进行仿真,结果显示改进型的谐波更小,波形质量高。采用了基于同步旋转坐标锁相技术,该方法不同于以往的过零比较,在Simulink中搭建模型,对改变采样电压幅值和加入三次谐波两种情况分别进行仿真验证,结果表明该方法使并网电流很好的跟踪电网的变化,且抗干扰能力强,稳定性好。采用了改进型的主动频率漂移法进行反孤岛,在Simulink下通过编写S函数对其仿真,结果表明该方法能够更快速的检测的孤岛效应。最后对硬件电路的具体参数做了计算分析和选择,简单的介绍了DSP2812的原理和SPWM如何在DSP实现的。 【关键词】：光伏并网 MATLAB仿真 SPWM 最大功率追踪 孤岛效应
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• Contents10-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 课题研究的背景和意义13
• 1.2 国内外光伏发电的现状与发展13-15
• 1.2.1 国外光伏发电的现状与发展13-14
• 1.2.2 国内光伏发电的现状与发展14-15
• 1.3 光伏并网发电系统简介15-16
• 1.3.1 光伏并网发电系统的原理15
• 1.3.2 光伏并网系统的结构及分类15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-19
• 2 光伏电池的原理与仿真19-25
• 2.1 光伏电池的工作原理19
• 2.2 光伏电池的数学模型19-21
• 2.3 光伏电池的工程模型与仿真21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 光伏发电的最大功率点跟踪25-37
• 3.1 光伏发电的最大功率点跟踪原理25
• 3.2 几种常用MPPT方法25-29
• 3.2.1 定电压跟踪法25-26
• 3.2.2 扰动观测法26-28
• 3.2.3 电导增量法28-29
• 3.3 最大功率追踪仿真29-36
• 3.3.1 定电压跟踪仿真29-31
• 3.3.2 扰动观测法仿真31-34
• 3.3.3 电导增量法仿真34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 光伏并网逆变器的控制策略37-55
• 4.1 光伏并网逆变器的控制方式37
• 4.2 光伏并网逆变器拓扑结构37-38
• 4.3 单相光伏并网系统的小信号分析38-41
• 4.3.1 逆变器的传递函数38-39
• 4.3.2 光伏逆变器控制的小信号分析39-41
• 4.4 并网逆变电流的跟踪控制方式41-43
• 4.4.1 电流滞环控制方式42
• 4.4.2 三角波比较控制方式42-43
• 4.4.3 改进型的三角波比较控制方式43
• 4.5 改进型的三角波比较控制方法分析43-46
• 4.5.1 脉冲二重化SPWM原理与实现43-44
• 4.5.2 改进型的三角波比较方式控制系统分析44-46
• 4.6 单相并网逆变控制系统仿真46-52
• 4.6.1 不加前馈三角波比较控制仿真46-48
• 4.6.2 加入前馈的三角波比较控制仿真48-49
• 4.6.3 改进型的三角波比较控制仿真49-50
• 4.6.4 仿真结果分析与比较50-52
• 4.7 整体电路的仿真52-54
• 4.8 本章小结54-55
• 5 并网逆变器的锁相技术55-67
• 5.1 基于异步调制的锁相技术55-56
• 5.2 基于同步调制的锁相技术56-57
• 5.3 基于同步旋转坐标变换的锁相技术57-62
• 5.3.1 Clarke变换57-58
• 5.3.2 Park变换58-59
• 5.3.3 同步旋转坐标锁相原理59-60
• 5.3.4 同步旋转坐标锁相的实现60-62
• 5.4 光伏并网系统的锁相仿真62-65
• 5.5 本章小结65-67
• 6 并网系统中的孤岛效应与反孤岛策略67-79
• 6.1 孤岛效应的介绍67-68
• 6.1.1 孤岛效应的定义67
• 6.1.2 孤岛效应的通行标准67-68
• 6.2 孤岛效应的分析68-71
• 6.3 孤岛效应的检测71-73
• 6.3.1 被动式检测72
• 6.3.2 主动式检测72-73
• 6.4 孤岛效应的仿真73-78
• 6.4.1 AFD法仿真73-77
• 6.4.2 改进型的AFD法仿真77-78
• 6.5 本章小结78-79
• 7 参数的计算与DSP的应用79-87
• 7.1 参数的计算79-82
• 7.1.1 DC-DC环节79-80
• 7.1.2 DC-AC环节80-82
• 7.2 DSP在光伏并网控制策略中的应用82-86
• 7.2.1 TMS320F2812芯片介绍82
• 7.2.2 DSP控制策略的实现82-83
• 7.2.3 SPWM的DSP实现83-86
• 7.3 本章小结86-87
• 8 总结与展望87-89
• 8.1 全文总结87-88
• 8.2 工作展望88-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-95
• 作者简介及读研期间主要科研成果95

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