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光伏并网逆变器的研究和实践

作　者: 刘旭光
导　师: 蔡敏; 冯明库
学　校: 华南理工大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 太阳能 光伏并网 最大功率的跟踪 逆变器
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


太阳能作为一种可再生能源，具有洁净无污染、可持续利用的特点，已开始广阔应用在国民经济的各个领域，逐渐受到各国的高度重视。光伏发电技术也越来越受到人们的关注。随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。本文分析了国内外光伏发电技术的发展现状和应用前景，讨论了光伏并网发电系统的种类、结构和并网标准，深入地研究了太阳能并网发电系统中的核心器件——并网逆变器的控制方法，设计了一个光伏并网发电系统的逆变控制器。针对众多适用于光伏并网的逆变器拓扑进行了详细的比较分析，确定了一台光伏并网逆变器的主电路参数，在分析光伏阵列特性的基础上，比较了几种常用的最大功率点跟踪方法(MPPT)控制方法，采用电导增量法对并网逆变器输出电流进行控制，并对改算法进行了改进，效果明显。将该控制算法应用在基于Boost电路建模的光伏发电控制电路系统，实现了光伏阵列最大功率点的跟踪。仿真实验结果表明，该算法能够准确而迅速跟踪最大功率点，从而提高了系统利用率和稳定了输出电压。研制了一台基于DSP控制芯片的光伏并网逆变器的试验样机，并编写了控制软件。该逆变器满载功率为1kw、并网电压为220V，性能符合设计要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 课题背景与意义  10-13
    1.1.1 当今世界的能源形势  10-11
    1.1.2 太阳能资源  11-12
    1.1.3 太阳能光伏发电的优点  12-13
  1.2 光伏发电的发展现状及前景  13-15
    1.2.1 国外光伏产业现状及前景  13-14
    1.2.2 国内光伏产业现状及前景  14-15
  1.3 光伏并网发电系统概述  15-17
    1.3.1 光伏并网发电系统的组成  15-16
    1.3.2 光伏并网发电系统的优缺点  16
    1.3.3 光伏发电系统对于并网逆变器的要求  16-17
    1.3.4 光伏并网逆变器的发展趋势  17
  1.4 论文所做的主要工作  17-19
第二章 光伏并网逆变器系统的总体设计及工作原理  19-26
  2.1 系统的总体设计  19-20
  2.2 逆变器的拓扑分类  20-21
  2.3 逆变器的回路方式  21-23
  2.4 系统的总体方案  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 光伏并网逆变器主电路研究  26-33
  3.1 两级式光伏并网逆变器拓扑结构  26
  3.2 Boost 升压电路分析  26-30
    3.2.1 Boost 升压电路基本工作原理  26-27
    3.2.2 储能电感工况分析  27-28
    3.2.3 输入滤波电容工况分析  28-29
    3.2.4 输出滤波电容工况分析  29-30
  3.3 全桥逆变电路分析  30-32
    3.3.1 主电路基本工作原理  30-31
    3.3.2 并网逆波电感工况分析  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章 光伏并网发电系统仿真平台研究  33-41
  4.1 光伏阵列的仿真模型研究  33-38
    4.1.1 太阳能电池的工作原理  33-36
    4.1.2 基于物理机制的光伏阵列仿真模型  36-38
  4.2 光伏并网发电系统控制模型及实现  38-40
    4.2.1 子电路控制模型  38-39
    4.2.2 DLL 方式的控制模块  39-40
  4.3 本章小结  40-41
第五章 太阳能电池特性及其最大功率跟踪的研究  41-58
  5.1 太阳能电池的基本原理以及工作特性  41-44
    5.1.1 太阳能电池的基本原理和构造  41-42
    5.1.2 光伏电池的 Simulink 仿真  42-44
  5.2 最大功率点跟踪的控制策略  44-49
    5.2.1 最大功率点跟踪的基本原理  44-45
    5.2.2 最大功率跟踪控制的方法  45-49
  5.3 应用于单级式光伏并网系统的改进 MPPT 方法研究  49-55
    5.3.1 单级式光伏并网系统的组成  49
    5.3.2 定步长电导增量法所存在的问题  49-53
    5.3.3 改进的电导增量法  53-55
  5.4 基于 BOOST 升压电路的 MPPT 方法研究  55-57
  5.5 本章小结  57-58
第六章 光伏并网逆变器系统的研制  58-71
  6.1 系统的性能指标  58
  6.2 主电路参数的设计  58-65
    6.2.1 DC-DC 部分主电路设计  59-62
    6.2.2 DC-AC 部分主电路设计  62-65
    6.2.3 主电路的系统原理图  65
  6.3 系统控制模块  65-68
    6.3.1 采用 DSP 作为光伏并网逆变器控制核心芯片  65-67
    6.3.2 TMS320LF2812 控制板  67
    6.3.3 CPLD 接口电路  67-68
  6.4 部分实验波形  68-71
总结  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
附件  77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 太阳能发电
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