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100kW三相光伏逆变并网系统研制

作　者: 谢三军
导　师: 荣飞
学　校: 湖南大学
专　业: 电气工程
关键词: 光伏发电 并网控制 不一致性检测 散热 孤岛检测
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 73次
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内容摘要


人类对电力需求日益增大,而环境污染问题日趋严重,对此,开发新能源成为国内外迫切需求。光伏逆变并网系统正是新能源的一种重要利用方式,本文结合工程实际需要,对100kW三相光伏逆变并网系统进行了研究与设计,本文主要工作及创新点如下：(1)本文首先针对光伏逆变并网系统中光伏组件伏安特性差异大的问题,提出了一种采用分段线性插值与最小二乘法相结合的光伏电池单体及组件不一致性检测方法。经MATLAB仿真实验验证,与传统光伏电池最大功率检测法相比,本文所提出的分段线性插值与最小二乘法相结合的不一致性检测法更为准确有效。(2)针对三相光伏逆变并网系统散热问题,本文首先介绍了电力电子器件散热基本原理,然后分析计算三相光伏并网逆变器的功率损耗,再建立了基本热力模型,计算得到100kW三相光伏逆变并网系统散热器性能指标要求,依据该性能指标确定了散热器具体型号,最后,通过热力仿真软件仿真验证了所选散热器符合100kW三相光伏逆变并网系统散热要求。(3)本文在对多种并网系统主电路拓扑结构与并网控制方式进行了分析的基础上,对100kW三相光伏逆变并网系统主电路进行了具体设计,包括主电路实现、功率器件选取、主电容参数设计与并网电抗器参数设计；采用了电压PI外环与无差拍电流内环相结合的控制策略；并对设计内容与控制策略进行了仿真验证。(4)本文对控制系统进行了硬件软件设计。在硬件电路方面,包括了总体硬件设计、外围采样电路、过零捕获电路设计与通讯电路设计；在软件设计方面,给出了软件主流程及上位机监控软件设计详细过程。依据上述设计作者开发样机一台,并对样机进行了并网实验和相关测试。本文针对光伏逆变并网系统中光伏组件伏安特性不一致性问题,提出了一种新型不一致性检测方法；针对100kW三相光伏逆变并网系统散热问题,设计选型了散热器；并结合工程实际给出了100kW三相光伏逆变并网系统主电路与控制系统硬软件设计,本文研究设计内容可以为各功率等级光伏逆变并网技术提供借鉴与参考。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 本文背景及意义  10-14
  1.2 光伏并网系统的发展现状  14-17
  1.3 本文的主要工作  17-19
第2章 光伏组件不一致性检测  19-25
  2.1 光伏组件的伏安特性  19-20
  2.2 不一致性检测方法  20-21
  2.3 不一致性检测方法的有效性验证  21-23
  2.4 不一致性检测法与最大功率法仿真对比  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 三相光伏逆变并网系统散热设计  25-35
  3.1 电力电子器件散热问题  25-28
  3.2 三相光伏逆变并网系统散热设计  28-33
  3.3 三相光伏并网系统散热仿真  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章 100kW光伏并网系统主电路设计与并网控制  35-49
  4.1 主电路拓扑结构  35-36
  4.2 逆变器控制方式介绍  36-38
  4.3 100kW三相光伏并网系统主电路设计  38-44
    4.3.1 100kW三相光伏并网系统主电路实现  38-40
    4.3.2 功率器件的选取  40
    4.3.3 主电容参数设计  40-41
    4.3.4 并网电抗器的设计  41-44
  4.4 三相光伏并网系统控制策略  44-45
  4.5 系统仿真  45-48
  4.6 本章小结  48-49
第5章 控制系统的硬软件设计与实现  49-66
  5.1 控制系统硬件设计  49-52
    5.1.1 控制系统硬件结构  49
    5.1.2 外围采样电路设计  49-51
    5.1.3 过零捕获电路  51
    5.1.4 RS485通信模块  51-52
  5.2 控制系统软件设计  52-56
    5.2.1 软件主流程  52-54
    5.2.2 串口通信  54
    5.2.3 孤岛故障检测子模块  54-56
  5.3 上位机监控软件设计  56-63
    5.3.1 上位机监控软件界面设计  57-61
    5.3.2 上位机监控软件遥测遥信模块  61-62
    5.3.3 历史数据显示与更新模块  62-63
  5.4 三相光伏逆变并网系统实验结果  63-65
  5.5 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-72
附录A 攻读学位期间取得的研究成果  72-73
致谢  73

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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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