3kW光伏并网逆变器最大功率点跟踪控制的研究

论文摘要

光伏发电是集开发可再生能源、改善生态环境于一体的重大课题,有巨大的经济、社会效益和学术研究价值。本文首先介绍了3kW光伏并网逆变器系统的组成和结构。3kW光伏并网逆变器采用两级式结构,主电路由前级Boost变换器和后级的单相逆变桥组成。控制部分以DSP(DSP56F803)为核心,实现了光伏阵列最大功率点的跟踪控制,以及产生与电网压同频同相的正弦电流,实现并网的功能。本文重点对逆变器系统的最大功率点跟踪(MPPT)控制进行研究。针对基于外特性建立的光伏阵列模型虽然简单、参数易解,但精度低的问题,本文建立了基于物理特性的光伏阵列模型,并考虑光照强度、环境温度对光伏阵列的影响,模型参数与实际参数严格对应。将几种最大功率点跟踪算法应用于所建立的光伏阵列模型使用MATLAB进行仿真,分析仿真结果,比较各种算法的优缺点,总结出每种算法所适用的环境,并给出了最大功率点跟踪控制在并网逆变器系统的实现策略。设计了适用于额定功率为100W的光伏阵列最大功率点跟踪的Boost电路,分别给出了利用PIC单片机16F873实现扰动观察法和增量电导法的程序流程图,实现了这两种算法控制下光伏阵列的最大功率点跟踪,并分析了两种算法的跟踪性能。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 世界能源问题
• 1.2 光伏发电的特点与优势
• 1.3 光伏并网发电的发展现状
• 1.3.1 光伏并网发电的应用现状
• 1.3.2 光伏并网发电的研究现状
• 1.4 光伏并网发电目前存在的问题
• 1.5 本课题的研究意义和研究内容
• 2 光伏并网发电系统的研究
• 2.1 光伏阵列的工作原理
• 2.1.1 光伏电池
• 2.1.2 光伏阵列
• 2.2 3kw光伏并网逆变器系统的设计
• 2.2.1 主电路的结构
• 2.2.2 控制电路
• 3 光伏阵列最大功率点跟踪控制的仿真研究
• 3.1 光伏阵列的建模
• 3.1.1 光伏阵列的数学模型
• 3.1.2 光伏阵列的特性分析
• 3.1.3 温度和光照对光伏阵列输出的影响
• 3.2 最大功率跟踪的基本原理
• 3.3 光伏并网系统中MPPT的实现策略
• 3.4 最大功率跟踪算法的仿真
• 3.4.1 恒定电压跟踪法
• 3.4.2 扰动观察法
• 3.4.3 增量电导法
• 3.4.4 间歇扫描法
• 3.4.5 改进的MPPT算法
• 4 光伏阵列最大功率点跟踪控制的实验研究
• 4.1 Boost电路的设计
• 4.1.1 Boost电路的基本结构和工作原理
• 4.1.2 Boost电路电感的设计
• 4.1.3 驱动电路
• 4.1.4 控制电路
• 4.2 MPPT算法的实现
• 4.2.1 扰动观察法
• 4.2.2 增量电导法
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集