光伏并网发电系统的研究与设计

论文摘要

在能源枯竭环境污染日益严重的今天,光伏发电结合其自身的特点,日益得到各国的重视并将成为各国竞向发展的热点。而光伏并网发电又是光伏利用中的发展趋势,基于此,本文对单相并网发电系统进行了研究,并设计了一台1.5KW的单相光伏并网装置。在对主电路拓扑、MPPT、防孤岛效应、逆变并网控制方法详细分析的基础上,选用了一种双重BOOST前级电压匹配、后级全桥逆变的非隔离型的主电路拓扑结构,这种结构具有前级DC/DC变换控制简单、中问直流母线电压波动小、效率高、体积小等优点。MPPT采用后级实现方式;防孤岛效应采用有被动和主动两种方式;逆变并网控制是光伏并网发电系统中最为重要的环节,其功能作用是把前级的直流电转化为与电网电压同频同相的交流电与电网并联,并使其输出电流为单位功率因数、总谐波畸变率小于5%,本文对各种逆变并网控制策略分析比较的基础上,采用了带有电网电压前馈补偿的瞬时电流控制方式来实现。系统整体以UC3875和TMS320LF2812为控制核心,前级有UC3875进行双环控制直流母线电压,后级最大功率跟踪、防孤岛效应、逆变并网、并联通讯及故障保护有TMS320LF2812来实现。本文总体工作包括详细的理论分析、主电路设计、软件及硬件电路的设计、调试及实验波形分析等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 发展趋势
• 1.4 本文所做的主要工作
• 第二章 光伏并网发电系统主电路分析及方案选择
• 2.1 隔离型
• 2.1.1 电网频率隔离型
• 2.1.2 高频变压器隔离型
• 2.2 非隔离型
• 2.2.1 二级结构非隔离型的并网控制器
• 2.2.2 单级结构的并网控制器
• 2.3 本文系统方案的确定
• 2.4 小结
• 第三章 最大功率跟踪的分析及系统实现
• 3.1 太阳电池特性的分析
• 3.2 最大功率点跟踪的方法
• 3.2.1 扰动观察法
• 3.2.2 电导增量法
• 3.2.3 单电流检测判断法
• 3.2.4 MPPT的系统实现方法
• 3.3 小结
• 第四章 防孤岛方法的研究与系统实现
• 4.1 孤岛效应的原理及并网的相关标准
• 4.1.1 孤岛效应的原理分析
• 4.1.2 并网的相关标准
• 4.2 反孤岛效应控制方法的研究与实验分析
• 4.2.1 孤岛效应的分析
• 4.2.2 被动防孤岛效应方法的分析
• 4.2.3 主动防孤岛效应方法的分析
• 4.3 小结
• 第五章 光伏并网逆变控制方法的研究
• 5.1 光伏并网逆变控制方式分析
• 5.2 滞环电流控制方式
• 5.2.1 滞环电流跟踪控制原理
• 5.2.2 采用滞环电流跟踪控制法进行DC/AC逆变仿真及波形分析
• 5.3 带有电网电压前馈补偿的瞬时电流控制
• 5.3.1 电压前馈补偿原理分析
• 5.3.2 带有电压前馈的瞬时电流闭环MATLIB仿真
• 5.4 基于模拟电流调节器瞬时电流控制
• 5.4.1 典型的电流误差放大电路:
• 5.4.2 改进的电流调节器设计
• 5.5 电流预测控制
• 5.6 重复控制
• 5.6.1 单相电压型并网逆变的数学模型分析
• 5.6.2 重复控制的基本原理
• 5.6.3 重复控制器的基本结构
• 5.6.4 基于重复控制的电流跟踪控制策略
• 5.6.5 重复控制系统的性能分析
• 5.7 小结
• 第六章 小功率光伏并网逆变器的研制
• 6.1 前级主电路参数的选择和控制设计
• 6.1.1 Boost电感大小的计算
• 6.1.2 DC/DC变换控制方法的分析设计
• 6.2 后级滤波电路及逆变控制设计
• 6.2.1 滤波电路的分析设计
• 6.2.2 逆变并网的实现
• 6.3 并网实验波形分析
• 6.4 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录