户用光伏发电系统控制策略的研究

论文摘要

目前,能源危机和环境污染在全球范围内都是引人关注的重大课题,所以世界各国都在寻找一种既能解决能源储量问题,而又不会带来环境污染的绿色能源。太阳能作为新能源的重要组成成员,其最大的特点就是永不枯竭和无污染,所以近年来受到各方的重视得以迅速发展,主要发电形式为光伏并网发电。很多资料显示,不久将来太阳能将成为人们生活中最主要的能源渠道。现阶段,受制于太阳能利用率不高导致使用成本偏高而无法普及,基于此,本文引入模糊逻辑控制理论,利用MATLAB软件的模糊逻辑控制箱设计了三维和二维模糊逻辑控制器,以及利用simulink针对光伏最大功率点跟踪进行了仿真,通过对比MPPT仿真结果在稳定性,精确性和快速性上的差异,分析其原因,尽最大可能的提高太阳能的利用率。本文设计了不带隔离变压器的Boost型DC-DC变换器,在系统要求的稳压范围内,进行了仿真,输出符合要求；给出了单相光伏逆变器的工作原理及控制策略,并进行了仿真,输出正弦交流电压结果良好。在软件控制方面应用了PI调节控制,后又分析了锁相环控制技术,并将其应用于逆变电路,使并网电流与电网电压同频同相。最后,设计完成了基于DSP芯片TMS320F2812的光伏并网发电系统,通过MATLAB/simulink对整个系统进行了仿真,仿真结果符合要求,同时研制了光伏系统控制器,并进行了初步实验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 光伏发电的国内外现状
• 1.2.1 国外光伏产业的发展现状
• 1.2.2 我国光伏产业及相关技术的发展现状
• 1.3 光伏发电的分类及原理
• 1.4 研究内容
• 第二章 光伏电池及最大功率点跟踪
• 2.1 光伏电池的原理,特性及等效电路
• 2.1.1 光伏电池的工作原理
• 2.1.2 光伏电池的等效电路
• 2.1.3 光伏电池的输出特性及影响因素
• 2.2 最大功率点跟踪的原理
• 2.3 最大功率点跟踪的方法
• 2.4 模糊逻辑控制实现最大功率点跟踪
• 2.4.1 三维模糊控制器的设计
• 2.4.2 二维模糊逻辑控制器的设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 DC-DC变换器的设计
• 3.1 不带隔离变压器的典型DC-DC变换器
• 3.1.1 降压（Buck）变换器
• 3.1.2 升压（Boost）变换器
• 3.1.3 升降压（Buck-Boost）变换器
• 3.1.4 丘克（Cuk）变换器
• 3.2 BOOST变换器的参数选择
• 3.3 BOOST变换器的仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 逆变器的设计及控制方法研究
• 4.1 光伏并网控制目标
• 4.2 并网逆变器的分类及开关元件驱动电路设计
• 4.2.1 逆变技术的分类
• 4.2.2 并网逆变器开关元件的驱动电路
• 4.3 PI控制的研究与分析
• 4.3.1 PI控制的数学模型
• 4.3.2 PI参数设计
• 4.3.3 系统原理性误差分析
• 4.4 基于DSP的锁相控制技术
• 4.4.1 锁相控制技术的原理
• 4.4.2 软件锁相算法
• 4.4.3 锁相环的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统仿真
• 5.1 MPPT仿真结果及分析
• 5.2 并网逆变器仿真结果及分析
• 5.3 系统仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 附录A 相关硬件电路
• 附录B 二维模糊逻辑控制器推理规则表
• 在学研究成果
• 致谢