绿色住宅光伏发电逆变控制器研究

论文摘要

近年来，一方面由于民众日渐注重绿色环保，另一方面由于新能源开发已日益受到重视。本文提出的绿色住宅光发电系统，既可作为家用电源，可作为交流发电机，将产生的电力馈入电网，形成小规模的住宅发电系统，又达到节能环保的作用。以光伏逆变技术为研究对象，对光伏系统最大功率点跟踪方法、光伏并网系统拓扑结构与控制方法、光伏并网控制方法等问题进行了深入研究。太阳能光电池将光能转换成电能，然而其输出功率与日照量及温度呈非线性关系，故需要相应的变换器配合相应的最大功率算法来提高太阳能电池的输出功率，在研究四种常用的最大功率跟踪控制方法的优缺点基础上，提出了阻抗匹配法追踪到最大功率并且配合扰动观察法的技巧。逆变器是太阳能电池和电网之间的重要环节，它的稳定性决定着整个光伏发电系统的稳定。研究逆变器的理论模型，采用状态空间平均法建立模型。为并网逆变器的控制提供了合理的解决方案。根据绿色住宅并网逆变器拓扑结构要求，研究以C8051F350为控制核心的逆变器体积小、成本低、效率高，并且能够减少光伏阵列输出的电压波动大的不良影响。对逆变器控制策略进行研究。并网参考电流相频的控制的方法，采用基于异步变频调制的数字锁相算法，实现逆变器的并网电流对电网电压的频率和相位的跟踪，从而实现了对并网逆变器功率因数的控制。本文针对绿色住宅光伏发电逆变器进行了研究，对常用最大功率跟踪、逆变器拓扑结构及控制方式的优缺点进行了研究，研究了适合绿色住宅并网光伏发电系统，对其主电路参数进行了设计，完成了基于C8051F350控制系统的硬件电路设计和软件设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外太阳能的发展情况
• 1.3 太阳能供电系统运转型态简介
• 1.3.1 独立运转型
• 1.3.2 并联运转型
• 1.4 太阳能逆变器的研究现状
• 1.5 研究内容
• 第二章 绿色住宅光伏最大功率算法研究
• 2.1 太阳能电池工作原理
• 2.2 太阳能电池的等效电路
• 2.3 最大功率追踪法则介绍
• 2.3.1 系统结构
• 2.3.2 常见太阳能最大功率追踪法则
• 2.3.3 阻抗匹配法为基础获得太阳能电池最大功率
• 2.4 本章小结
• 第三章 太阳能并网逆变器的研究
• 3.1 逆变的原理
• 3.2 太阳能并网逆变器主电路的研究
• 3.2.1 太阳能并网逆变器的拓扑结构
• 3.2.2 太阳能并网逆变器的主电路
• 3.3 逆变器的建模与分析
• 3.4 仿真模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 并网逆变控制策略研究
• 4.1 并网逆变功率控制方式
• 4.2 逆变器反馈控制方案
• 4.2.1 并网逆变的电流跟踪控制方式
• 4.2.2 逆变环节的传递函数
• 4.3 按扰动补偿的复合控制方式
• 4.4 并网逆变器的锁相控制
• 4.5 单相并网逆变系统仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 光伏并网逆变器的硬件电路及软件的研究设计
• 5.1 逆变器的硬件电路设计
• 5.1.2 逆变器的控制电路设计
• 5.2 系统软件设计实现
• 5.2.1 软件总体框架
• 5.2.2 数字 SPWM 波形的产生
• 5.2.3 捕获中断
• 5.2.4 数字锁相子程序
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文