单相光伏发电并网系统的研究

论文摘要

针对当前能源紧张的局面,太阳能作为绿色能源越来越受到世界各国的重视。光伏发电是太阳能利用的主要形式,具有广阔的发展前景,光伏发电系统并入电网是太阳能利用的必然趋势。本文主要对并网系统的拓扑结构和能量变换,最大功率点跟踪,控制方案以及并网过程中的锁相技术进行了分析研究。本文针对单相光伏发电并网系统采用了适合其特点的主电路拓扑结构,该电路结构没有用工频或高频变压器,具有体积小,成本低,控制方案易实现的优点。对单相能量变换进行分析研究,在此基础上对基于DSP的单相光伏发电并网系统整体结构进行分析。研究常用的几种光伏电池最大功率点跟踪方法,采用能快速,准确跟踪光伏电池最大输出功率点的电导增量法实现最大功率点的跟踪。从理论上证明了光伏电池阵列的后级DC/DC升压电路中,可以通过占空比的调节,改变光伏阵列输出功率,从而跟踪光伏电池最大输出功率。对单相光伏发电逆变输出级建立控制模型,采用电流反馈型并网控制方案,并用MATLAB进行了仿真。对单电流环控制方式存在的不足,采用了双环控制的改进方案,进行了仿真,仿真结果验证了该方案的可行性及有效性。针对光伏并网发电的电流需与电网电压同频同相,本文采用基于DSP软件算法实现光伏并网电流与电网电压同步锁相环,保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 能源利用情况
• 1.2 光伏发电的技术的发展
• 1.3 光伏发电并网的发展
• 1.4 分布式发电并网标准
• 1.5 本课题的主要内容
• 第二章 单相光伏发电并网系统的分析
• 2.1 单相光伏发电并网系统的主电路结构
• 2.2 单相光伏发电并网系统的调度方式
• 2.3 单相能量变换的分析
• 2.3.1 单相能量变换的理论分析
• 2.3.2 逆变部分分析
• 2.3.3 逆变部分控制分析
• 2.4 基于DSP的单相光伏发电并网系统整体结构分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 最大功率点跟踪的实现
• 3.1 光伏电池的基本特性
• 3.1.1 光伏电池的等效电路及输出特性
• 3.1.2 日照强度对光伏电池输出特性的影响
• 3.1.3 太阳能电池温度的影响
• 3.2 太阳能电池最大功率点跟踪方法
• 3.3 最大功率点跟踪的理论分析
• 3.4 DC/DC电路的MPPT功能实现
• 3.4.1 DC/DC电路拓扑的选取
• 3.4.2 Boost电路实现最大功率点跟踪的原理分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于DSP的并网控制方案
• 4.1 并网的控制目标
• 4.2 逆变器的并网控制方式
• 4.3 并网控制方案的选取
• 4.3.1 常用的电流型并网控制方案
• 4.3.2 双环控制方案
• 4.4 内环的设计与仿真分析
• 4.4.1 内环的数学建模
• 4.4.2 内环的PI参数确定
• 4.4.3 内环控制系统的动态仿真
• 4.4.4 内环中扰动UNet对系统的影响及扰动补偿
• 4.5 外环的设计与仿真分析
• 4.5.1 单环内环控制系统存在的误差
• 4.5.2 外环的设计与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 同步锁相环的实现
• 5.1 锁相环技术的发展和应用
• 5.2 锁相环的工作原理和数学模型
• 5.3 软件锁相环简介
• 5.3.1 模拟锁相环（APLL）,数字锁相环（DPLL）,混合锁相环（HPLL）和软件锁相环（SPLL）
• 5.3.2 软件锁相环原理
• 5.3.3 光伏并网控制的软件锁相环的原理
• 5.4 并网控制中的锁相算法分析
• 5.5 基于DSP并网锁相控制的实现
• 5.5.1 锁相控制的实现
• 5.5.2 程序流程
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢