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光伏并网发电系统的研究

作　者: 王晓曦
导　师: 杨贵杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 光伏并网锁相环孤岛保护最大功率点跟踪
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 522次
引　用: 3次
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内容摘要

能源是国民经济发展和人民生活所必需的重要物质基础,而传统化石能源储量不断下降,并且使用化石能源也给人类生活环境带来严重的污染,因而资源丰富、清洁环保的太阳能被认为是解决能源危机和环境污染的最有效和可行的能源类型之一。利用太阳能的主流趋势即为并网发电系统,小功率并网发电系统逐渐成为近年来研究的热点。本文设计了一套基于XC164CM的单相光伏并网发电系统。首先以单相光伏并网发电系统为研究对象,给出系统组成并确定各部分拓扑结构,包括DC/DC变换器、逆变器和输出滤波器。着重分析并网控制策略,给出逆变器电压和电流与电网电压相位关系。逆变器采用直接电流控制策略,实现SPWM双闭环控制,并通过MATLAB进行仿真验证。在并网系统实现时,需要电网电压相位信息,本文采用同步锁相环方法计算得到。在分析常用锁相环原理基础上,提出采用软件锁相环,并给出锁相环结构及基于逐次逼近的环路滤波算法。针对分布式并网发电系统所特有的孤岛现象对孤岛检测的常用方法进行分析,并根据相关规定设计反孤岛保护方案。为提高光伏发电系统效率,需采用最大功率点跟踪技术(MPPT)。对几种常用的最大功率点跟踪方法进行分析比较,在采用boost电路结构基础上,以输入电压作为被控量,采用基于定电压跟踪的改进扰动观察法,提高了统稳定性,并通过仿真验证。最后给出光伏并网发电系统的硬件方案,包括系统主电路关键参数选择以及控制电路的设计。同时给出逆变器控制策略、最大功率点跟踪方法和软件锁相环程序的设计思想和实现方法,并针对控制过程中可能会出现的问题进行了阐述并提出了可行的解决方案。系统实际运行结果证明了本文设计光伏并网发电系统方案的有效性和可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题的研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外发展现状  9-11
  1.3 光伏并网系统关键问题  11-12
  1.4 本文主要工作  12-13
第2章光伏并网发电系统控制策略  13-31
  2.1 引言  13
  2.2 系统总体方案设计  13-16
  2.3 逆变器控制技术的研究  16-23
    2.3.1 逆变器控制策略分析  16-18
    2.3.2 基于SPWM双闭环控制  18-21
    2.3.3 逆变器仿真结果及分析  21-23
  2.4 逆变器中同步锁相环  23-26
    2.4.1 软件锁相环原理  23-25
    2.4.2 环路滤波算法  25-26
  2.5 反孤岛效应检测的分析  26-30
    2.5.1 被动式孤岛检测  27-29
    2.5.2 主动式孤岛检测  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章最大功率点跟踪技术  31-44
  3.1 引言  31
  3.2 太阳能电池的基本原理及特性  31-34
    3.2.1 太阳能电池工作原理及输出特性  31-34
    3.2.2 系统中光伏阵列的模拟  34
  3.3 最大功率点跟踪方法  34-38
    3.3.1 定电压（CVT）跟踪法  35-36
    3.3.2 扰动观察法  36-37
    3.3.3 电导增量法  37-38
  3.4 MPPT改进扰动控制策略分析  38-40
  3.5 MPPT仿真结果及分析  40-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章单相光伏并网发电系统的设计与实现  44-61
  4.1 引言  44
  4.2 系统控制核心XC164CM  44-45
  4.3 硬件电路设计  45-52
    4.3.1 Boost电路参数计算  46-48
    4.3.2 控制电路设计  48-52
  4.4 系统软件设计  52-57
    4.4.1 主体程序设计流程  52-53
    4.4.2 MPPT程序设计  53-55
    4.4.3 软件锁相环的实现  55-57
  4.5 系统实验结果  57-60
  4.6 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
附录  66-67
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  67-69
致谢  69

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