基于Matlab-DSP光伏发电系统的研究及其实现

【摘要】：光伏发电系统为新能源研究方面的重要课题之一，本文在这一背景下，对光伏发电系统进行了相关的研究。 针对光伏电池阵列输出特性可能因电池板的老化而受到影响，探讨了一种基于扰动观测法的光伏电池阵列自主修正模型。为了提高最大功率点跟踪算法的准确性和动态特性，在对传统算法分析与比较的基础上，探讨了一种基于光伏电池阵列模型的最大功率点跟踪算法。为了使对单相光伏并网逆变器的控制也可采用矢量控制的策略，通过构建虚拟信号的方法建立了单相光伏逆变器的dq矢量模型，并进行了有功电流时间最优控制算法的研究。针对光伏并网逆变器传统锁相控制中，采用捕获策略对积分器进行复位易因多次过零现象而造成锁相失败的问题，探讨了一种对电网电压信号进行过零比较，并与软件滤波相结合的方法解决了该问题。为了得到理想的控制效果，以Matlab为辅助手段，针对不同的被控信号，分别进行了IIR和FIR数字滤波器的设计，通过对仿真结果的比较分析，建议在光伏发电系统中采用IIR数字滤波器对被控信号进行处理。为了提高软件开发的效率，本文对利用Matlab辅助TI-DSP2000系列进行软件开发的方法进行了研究，对Matlab相应库里重要集成函数模块的规律，特别是对“Ramp Generator”和“Ramp Controller”的规律进行了详细的介绍。此后，结合硬件系统，搭建了针对真实硬件系统的Matlab仿真平台，在离线状态下对控制算法进行了仿真调试，完成了相应的软件设计。 为了验证在实际系统中的控制效果，将离线状态下所调试好的算法直接应用到了实际控制系统中，所得试验结果与仿真结果的相对误差在5%以内。最后，本文对课题研究中所取得的成绩和有待提高的部分进行了总结，并对下一步的工作作出了展望。 【关键词】：光伏发电系统 光伏电池阵列模型 自主修正 MPPT 数字滤波 Matlab-DSP
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1．绪论10-13
• 1.1 光伏发电系统的研究现状和意义10-11
• 1.2 本文的主要研究内容11-13
• 2．光伏电池阵列工程模型和 MPPT 控制算法的研究13-30
• 2.1 光伏电池阵列工程应用模型的研究13-20
• 2.1.1 光伏电池阵列数学模型的建立13-16
• 2.1.2 光伏电池阵列仿真模型的建立16-17
• 2.1.3 仿真结果及其分析17-19
• 2.1.4 试验验证19-20
• 2.2 最大功率点跟踪(MPPT)控制算法的研究20-28
• 2.2.1 MPPT 控制算法的研究20-23
• 2.2.2 MPPT 仿真模型的建立23
• 2.2.3 仿真结果及其分析23-26
• 2.2.4 仿真参数优化的研究26-28
• 2.3 模型自主矫正算法的研究28-30
• 3．单相光伏逆变器控制策略的研究30-45
• 3.1 单相光伏并网逆变器主电路拓扑结构的选择30
• 3.2 单相光伏并网逆变器矢量模型的建立30-38
• 3.2.1 矢量控制技术的介绍[17]30-32
• 3.2.2 单相光伏并网逆变器 dq 模型的建立32-35
• 3.2.3 有功电流 id 的时间最优控制35-37
• 3.2.4 数字控制器设计37-38
• 3.3 锁相控制技术的研究38-45
• 3.3.1 锁相环路的基本构成38
• 3.3.2 鉴相器模型的建立38-39
• 3.3.3 环路滤波器的设计39-41
• 3.3.4 压控振荡器模型的建立41
• 3.3.5 基于 Matlab 的 PLL 锁相环路系统设计41-45
• 4．基于 MATLAB 的光伏逆变器系统的数字滤波器设计45-54
• 4.1 数字滤波器的设计原理45-47
• 4.1.1 IIR 数字滤波器的原理【30】45-46
• 4.1.2 FIR 数字滤波器的原理[31]46-47
• 4.2 针对直流信号的数字滤波器设计47-50
• 4.2.1 针对直流信号的 IIR 数字滤波器设计47-49
• 4.2.2 针对直流信号的 FIR 数字滤波器设计49-50
• 4.3 针对工频 50HZ 交流信号的数字滤波器设计50-54
• 4.3.1 针对工频 50Hz 交流信号的 IIR 数字滤波器设计50-53
• 4.3.2 针对工频 50Hz 交流信号的 FIR 数字滤波器设计53-54
• 5．基于 MATLAB-DSP 单相光伏逆变器的基础研究54-70
• 5.1 概述54-55
• 5.2 硬件参数的测量55-61
• 5.2.1 采样电路参数的测量55-56
• 5.2.2 滤波电路参数的测量56-57
• 5.2.3 变压器参数的测量57-60
• 5.2.4 逆变桥参数的校准60
• 5.2.5 线路阻抗的测量60-61
• 5.3 MATLAB 辅助 DSP 设计中重要模块介绍61-67
• 5.3.1 “Ramp Generator”的规律介绍61-62
• 5.3.2 “Ramp Control”的规律介绍62-65
• 5.3.3 “PID Controller”的规律介绍65-66
• 5.3.4 其它模块介绍66-67
• 5.4 MATLAB-DSP 系统中虚拟信号的构建67-70
• 5.4.1 离散延迟模块的介绍68
• 5.4.2 虚拟信号构建的实现68-70
• 6．针对逆变器硬件系统的仿真研究70-78
• 6.1 针对硬件系统的电压环仿真70-71
• 6.1.1 电压环仿真模型的建立70-71
• 6.1.2 电压外环仿真结果及其分析71
• 6.2 针对硬件系统的电流内环仿真71-72
• 6.2.1 电流环仿真模型的建立71
• 6.2.2 电流内环仿真结果及其分析71-72
• 6.3 针对硬件系统的锁相环仿真72-73
• 6.3.1 锁相环仿真模型的建立72-73
• 6.3.2 锁相环仿真结果及其分析73
• 6.4 针对硬件系统的系统级仿真73-78
• 6.4.1 系统仿真模型的建立73-76
• 6.4.2 系统仿真结果及其分析76-78
• 7．控制代码自动生成系统的搭建及其试验验证78-88
• 7.1 电压外环 C 代码自动生成系统的搭建及其试验验证78-80
• 7.1.1 电压外环代码自动生成模型的建立78-79
• 7.1.2 电压外环仿真结果及其分析79-80
• 7.2 电流内环 C 代码自动生成系统的搭建及其试验结果80-81
• 7.2.1 电流内环代码自动生成模型的建立80
• 7.2.2 电流内环仿真结果及其分析80-81
• 7.3 系统级 C 代码自动生成系统的搭建及其试验结果81-82
• 7.3.1 系统级仿真模型的建立81
• 7.3.2 系统级仿真结果及其分析81-82
• 7.4 变量设置与程序代码分析82-88
• 7.4.1 变量设置82-85
• 7.4.2 代码分析85-88
• 8．总结与展望88-90
• 8.1 工作总结88
• 8.2 下一步工作展望88-90
• 参考文献90-94
• 附录：研究生阶段发表论文94-95
• 致谢95-96

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

光伏并网发电及无功补偿的统一控制    汪海宁,苏建徽,张国荣,茆美琴,丁明

PWM整流技术在光伏并网发电系统中的应用    禹华军;潘俊民;

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;

光伏发电系统变步长MPPT控制策略研究    张超;何湘宁;赵德安;

扰动观察法能量损耗研究    陈欢;张兴;谭理华;

光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法    董密;罗安;

光伏并网逆变器滞环电流的自适应控制    戴训江;晁勤;加玛力汗·库马什;

单相并网逆变器的定频滞环电流控制新方法    岳舟;谭甲凡;

一种扰动观察法在光伏发电MPPT中的应用    刘莉;张彦敏;

基于比例谐振和谐波补偿的逆变器电流控制    陈晓云;王维庆;

FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景    张志杰,叶海峰,汪翔

MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用    吴剑威;唐立新;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

几种无功补偿技术的分析和比较    杨孝志;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

利用PSPICE仿真分析PWM控制电路    赵涛,姜卫东

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能高效路灯系统工作原理与设计    张鹏;

一种新型电动汽车智能充电机的研制    胡春雨;李武峰;严辉;

琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍    汪卫平;

基于积分滑模控制的三电平Buck变换器    黄悦华;

PWM整流器直接功率控制的新型调制策略    郑征;王聪;赵焕;

The Sliding Mode Control Method of Grid-Connected Inverter Applied to Three-Phase Intermittent Power Supply    

基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究    韩琳;李士杰;方科;张进;

采用电流内模解耦和电压二自由度内模控制的PWM整流器    周渊深;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

PWM整流器新型控制策略研究    郑征;邹瑾;

基于内模控制的功率内环和电容能量外环的PWM整流器    周渊深;李雪龙;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国江南体育在线直播观看 产业投资风险及决策研究    朱震宇

多绕组变压器式可调电抗的研究与应用    田军

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

新型可编程电液比例控制器关键技术研究    聂勇

基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究    杨实

非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究    刘慧芳

变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究    张红娟

基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究    汪鹏飞

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

江南体育在线直播观看 发电单相并网逆变器研究    李本元

基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究    高圆圆

改善永磁接触器动态分断过程的方法研究    张钢岭

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

阻抗源能馈型交流电子负载的研究    董云连

浅析太阳电池并网发电技术    殷洪亮;吕建;

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

滞环控制变流器的开关频率研究    张加胜,郝荣泰

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

光伏并网发电及无功补偿的统一控制    汪海宁,苏建徽,张国荣,茆美琴,丁明

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;

光伏并网发电系统的控制方法    赵为;余世杰;沈玉梁;苏建徽;

新型永磁式开关磁阻电动机电磁场的二维有限元分析    廖海平,陈永校

光伏并网逆变器数字滞环控制的研究    范小波;张代润;

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

交流系统故障时VSC-HVDC系统的控制与保护策略研究    陈海荣

三相光伏并网系统设计及其控制算法研究    王健

日本江南体育在线直播观看 发电系统2004年度报告    王海鹰

基于DSP的20kW单相并网光伏逆变器    陈兴峰,曹志峰,焦在强,许洪华

“八面玲珑展威风”——介绍一种新的“采用数倍聚光的光伏发电系统”    王亦楠;

逆变器——优化光伏发电的装置    刘向阳;

江南体育在线直播观看 发电产业现状及发展    吕贝;邱河梅;张宇;

江南体育在线直播观看 发电系统在绿色生态小区的应用    廖伟聪;

BIPV光伏发电系统虚拟展示装置的研究    杜宝江;

光伏发电系统高增益DC/DC变换器的研究    谢涛;谢运祥;胡炎申;冀玉丕;

基于变步长电导增量法的光伏最大功率跟踪控制    赖东升;

PVI系列正弦波高效率逆变器    龚金水,陆虎瑜,江云,寇青,兰振声,郭晓元,张冰

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

混合储能方案平衡独立光伏发电系统功率变化    侯世英;房勇;孙韬;宋星;

光伏发电系统的计算机辅助设计    王景义;

聚光型光伏发电系统(CPV)的发展前景分析    黄维学;徐璞;

光伏发电系统中MPPT算法的研究与分析    徐亮;翟庆志;王宁;

独立光伏发电系统储能新方法    孟昭渊;

光伏发电系统中的直流变换器综述    辛煜;王智灵;何淼;陈宗海;

基于超级电容器储能系统的独立光伏发电系统的设计与研究    王培波;

阶梯电压级联式逆变器的原理与实现    孙凯;陆晓楠;黄立培;

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;

江南体育在线直播观看 发电系统在海上的应用    李涛

国内首座太阳能聚光光伏示范电站在我市建成    记者 任君

光伏并网发电离我们还有多远    许圣王健

将太阳能电池板装进玻璃幕墙    黎方益 李之政 曾丁丁

江南体育在线直播观看 发电：何时点亮中国家庭    本报实习记者 范丽敏

太阳能：给奥运“增光添热”    赵永新

光伏产业在灿烂阳光下激情挥舞    本报记者　　李文绚　　陶俊

在荒漠地区发展光伏发电有作为    王艳明

绿色企业家的光荣与尴尬    王义伟

绿色能源为奥运增光添彩    任启平祝福艳 张一鸣 张丽娅

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

江南体育在线直播观看 并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

三相并网光伏发电系统的运行控制策略    刘飞

储能型Quasi-Z源级联多电平光伏逆变器研究    孙东森

蚁群并联光伏发电系统研究    姚利明

安多100kWp独立运行光伏发电系统暂态稳定性分析    杨毅男

独立光伏发电系统蓄电池充放电控制策略    陈海

独立光伏发电系统MPPT的模糊PID控制研究    连瑞娜

光伏发电系统的蒙特卡罗序贯仿真和可靠性分析    陈闽江

基于TMS320F2812 DSP的太阳能独立光伏发电系统设计    孔晓丽

光伏并网发电系统建模及对配电网电压、网损的影响    谢丽美

单级式并网型光伏发电系统用逆变器的研究    焦在强

基于Z源逆变器的光伏发电系统研究    王君惠

基于双频变换器的单相光伏发电系统研究    方堃