单相光伏发电并网系统研究

【摘要】：目前,光伏并网发电技术是新能源发电领域中的一个非常重要的研究方向。而本文以户用型单相光伏发电并网系统作对象进行了研究,主要研究内容包括光伏电池的最大功率跟踪、两级式结构的逆变并网的控制、并网滤波器的研究、反孤岛效应策略等,并基于理论指导和仿真分析,进行了系统样机的设计与实验。 首先,通过建立光伏电池的仿真模型,模拟了光伏电池在温度和光照强度变化下的电气性能,并利用Boost电路下的导纳增量法实现了对光伏电池进行快速准确地最大功率跟踪控制。 其次,通过对后级逆变器直流电压和并网电流的双闭环控制,实现了单位功率因数并网,并采用LCL滤波器对并网电流进行谐波抑制,使得电流谐波含量满足电力系统规定的并网要求。 然后,通过两级系统的协调控制策略,基于光伏电池发电,经Boost电路进行MPPT控制和DC/AC逆变并网,成功实现了整个系统的建模与仿真分析,仿真结果证明了系统方案的正确性。采用频率干扰法作为孤岛效应的检测方案,使整个系统不但能快速地跟踪环境变化进行MPPT控制以及单位功率因数、低谐波含量并网,还能快速检测并防止孤岛效应的产生,具有优良的动态和稳态性能。 最后,设计了课题的整个硬件系统包括辅助开关电源、主电路以及各种控制电路,并基于主控芯片dsPIC30F2010进行了整个软件系统的程序设计。在基于所设计的实验平台上,进行了相关的实验及其结果分析,实现了系统的一些基本功能和性能要求,验证了方案设计的正确性和可行性。 【关键词】：光伏发电 MPPT逆变并网 LCL滤波 孤岛效应
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题的研究背景和意义8-9
• 1.2 光伏发电的现状与前景9-10
• 1.3 光伏发电并网系统的技术概况10-11
• 1.4 课题研究的主要内容11-13
• 2 光伏电池最大功率跟踪控制13-22
• 2.1 光伏电池的基本原理13-16
• 2.2 最大功率跟踪（MPPT）控制方法16-17
• 2.3 基于Boost 电路的最大功率跟踪17-18
• 2.4 仿真结果18-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 逆变并网控制系统22-35
• 3.1 并网逆变器的控制方案22-23
• 3.2 LCL 滤波器的分析与设计23-26
• 3.3 并网逆变器的仿真分析26-28
• 3.4 两级协调控制策略与系统的仿真实现28-31
• 3.5 孤岛效应的检测与防止31-34
• 3.6 本章小结34-35
• 4 基于Top223Y 的开关电源设计35-42
• 4.1 TopSwitch 系列芯片简介35
• 4.2 五路输出开关电源的设计35-38
• 4.3 高频变压器的设计38-40
• 4.4 实验结果与分析40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 5 光伏发电并网系统的硬件设计42-52
• 5.1 主电路的设计42-44
• 5.2 控制电路设计44-49
• 5.3 PCB 电路板的设计49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 6 光伏发电并网系统的软件设计52-59
• 6.1 芯片简介及程序框架52-53
• 6.2 主程序设计53-54
• 6.3 中断程序设计54-56
• 6.4 串行通讯程序56-57
• 6.5 软件程序的细节优化57-58
• 6.6 本章小结58-59
• 7 实验结果与分析59-63
• 7.1 实验平台59
• 7.2 实验波形与分析59-62
• 7.3 本章小结62-63
• 全文总结63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69

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