三相光伏并网发电系统研究

【摘要】： 随着能源短缺与环境污染问题的日益突出,太阳能作为一种非常重要的可再生能源受到了广泛的关注。光伏并网发电是太阳能大规模开发利用的必然趋势,并网逆变器作为光伏列阵与电网连接的关键设备,对其进行研究具有重要的理论与实际意义。 论文首先分析了国内外光伏发电的发展状况,光伏并网发电系统的主要并网方式,以及光伏发电并网逆变器的研究现状和发展趋势。论文深入分析了光伏并网发电系统的拓扑结构及其相关控制策略,在此基础上重点研究了光伏并网发电系统主电路的拓扑结构,光伏阵列最大功率点跟踪(MPPT)控制和并网逆变器输出控制,深入探讨了光伏阵列MPPT控制的扰动观察法控制技术和并网逆变器输出控制的滑模控制技术,提出了光伏并网发电系统主电路的两级拓扑结构、光伏阵列扰动观察法控制的变步长改进方法以及并网逆变器滑模控制的指数趋近律改进方法。 论文在进行详细的理论研究的基础上,设计了的25kWp光伏并网发电系统。在系统设计中,主电路的可控元件采用了性能优越的IGBT器件,控制电路采用了性能先进的浮点DSP微控制器芯片,先进的IGBT器件和浮点DSP芯片以及光伏阵列改进扰动观察法、并网逆变器改进滑模控制方法的使用为研制出高效光伏并网发电系统提供了坚实的技术和物质基础。 然后,论文为了验证所研究理论方法的正确性,使用MATLAB/Simulink进行了光伏并网发电系统仿真,并给出了详细的仿真模型和仿真结果。仿真结果证明所研究的改进扰动观察法能够很好地实现光伏列阵的MPPT控制,改进型滑模控制方法能够很好地实现并网逆变器输出的快速、稳定和高精度控制。 论文通过对光伏并网发电系统所涉及的理论和实现技术进行了系统性研究,在光伏阵列MPPT控制和并网逆变器输出控制等领域提出了新的有效的理论方法与实现技术,较好地解决了光伏并网发电系统的理论和技术瓶颈,为促进光伏并网发电的发展提供了很好的理论与技术支持。 【关键词】：光伏发电 滑模控制 并网逆变器 BOOST电路 最大功率点跟踪 孤岛效应
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.1.1 当今世界的能源形势10-11
• 1.1.2 太阳能是人类可利用的最直接的清洁能源之一11-12
• 1.2 江南体育在线直播观看 发电发展现状及前景12-17
• 1.2.1 国外光伏发电发展现状12-15
• 1.2.2 国内光伏发电发展现状与前景15-17
• 1.3 光伏并网逆变器的研究17-18
• 1.3.1 光伏并网逆变器的作用17
• 1.3.2 光伏并网逆变器控制方法的研究现状17
• 1.3.3 光伏并网逆变器技术的未来发展17
• 1.3.4 光伏逆变器的几个重要制造商17-18
• 1.4 本文光伏并网发电系统构成及其工作原理18-19
• 1.5 本文主要工作19-20
• 第二章 光伏列阵 MPPT 控制的研究20-37
• 2.1 太阳能电池的工作特性20-25
• 2.1.1 太阳能电池的主要参数20-22
• 2.1.2 影响太阳能电池组件输出特性的主要因素22-24
• 2.1.3 太阳能电池组件24-25
• 2.2 光伏列阵最大功率点跟踪算法的研究25-34
• 2.2.1 最大功率点跟踪原理25-26
• 2.2.2 几种常用 MPPT 实现技术及比较26-32
• 2.2.3 MPPT 控制方案设计32-34
• 2.3 仿真实验34-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 并网逆变器输出控制技术的研究37-53
• 3.1 光伏并网逆变器的拓扑分类37-38
• 3.1.1 按有无变压器分类的拓扑结构37-38
• 3.1.2 按功率变换级数分类的拓扑结构38
• 3.3 并网逆变器输出电流控制方案比较38-41
• 3.4 基于滑模控制的光伏并网逆变器输出控制策略41-48
• 3.4.1 滑模变结构基本理论41-44
• 3.4.2 并网逆变器滑模控制系统模型44-45
• 3.4.3 并网逆变器滑模控制机理45-46
• 3.4.4 并网逆变器指数趋近率滑模控制46-47
• 3.4.5 改进指数趋近率滑模控制47-48
• 3.5 仿真实验48-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 反孤岛效应策略及实现53-56
• 4.1 孤岛效应的定义及其负面影响53
• 4.2 孤岛产生的原因与撤除53-54
• 4.3 孤岛检测方法54-55
• 4.3.2 被动式检测方法54
• 4.3.3 主动式检测方法54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 光伏并网发电系统设计及实现56-71
• 5.1 江南体育在线直播观看 列阵及支架56-57
• 5.1.1 江南体育在线直播观看 列阵56-57
• 5.1.2 太阳能电池支架设计57
• 5.2 并网逆变器系统设计57-70
• 5.2.1 逆变器系统性能指标57-58
• 5.2.2 DC/DC 电路主要参数设计58-60
• 5.2.3 DC/AC 部分主电路设计60-62
• 5.2.4 DSP 控制系统及其外围电路的设计62-67
• 5.2.5 系统软件设计67-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 附录攻读学位期间发表的学术论文及获得成果76

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