光储互补并离网一体逆变器的研究

发布时间：2017-10-14 18:30

  本文关键词：光储互补并离网一体逆变器的研究

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【摘要】：为了缓解世界能源危机和环境污染，开发利用可再生能源成为人类必须采取的措施。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，，具有清洁环保、储量大等优点而倍受青睐。光伏发电受光照和温度等外界条件的影响较大，其功率输出具有较强的间歇性与波动性，因此实际中通常配备一定的储能装置组成光伏发电-储能系统来给负载提供不间断供电。 本文以单相光储互补并离网一体逆变器系统为研究对象，对该光伏发电系统的拓扑结构、各个工况的切换、变换器的控制策略等关键技术展开了研究，并完成了基于DSP的5kW光伏储能发电系统的设计。 首先，依据应用需求，设计了一种单相并离网一体光伏发电系统的拓扑结构。前级光伏侧DC/DC变换器采用了BOOST电路，前级锂电池侧DC/DC变换器采用了BUCK-BOOST电路用来控制电池的充放电，后级逆变器侧DC/AC变换器采用了单相全桥逆变器电路，三个变换器都跨接到公共直流母线，通过对变流器的控制可维持直流母线电压稳定。 其次，探讨了系统中光伏侧、电池侧、逆变器侧各个变换器的工作模式，提出了相应的控制策略。光伏侧BOOST电路可以工作在最大功率点跟踪（MPPT）模式与恒压（CV）模式，工作在MPPT模式时使光伏组件获取最大输出功率，工作在CV模式时来维持直流母线电压稳定。电池侧BUCK-BOOST电路可以工作在BUCK模式与BOOST模式，工作在BUCK模式时用来给锂电池充电，工作在BOOST模式时用来控制直流母线电压稳定。单相全桥电路可以工作在并网模式与离网模式。提出的控制策略可以使装置提供稳定的电压、电流，实现对负载的不间断供电。 最后，搭建了光储互补并离网一体逆变器系统的硬件试验平台，系统样机功率为5kW。在样机上完成了各个工况的独立运行、工况间的切换、以及并离网切换的工作，实现了负载的不间断供电。
【关键词】：光储互补 并离网一体 控制策略 工况切换
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及研究意义11-12
• 1.2 国内外光伏系统的发展现状12-13
• 1.3 逆变器拓扑结构研究现状13-15
• 1.4 本文的主要工作与内容安排15-17
• 1.4.1 本文的主要工作15
• 1.4.2 本文的结构安排15-17
• 第二章 系统拓扑结构分析及设计17-25
• 2.1 光伏储能逆变器的基本结构17-18
• 2.2 前级 DC/DC 电路18-22
• 2.2.1 光伏侧 BOOST 电路拓扑结构18-20
• 2.2.2 电池侧 BUCK-BOOST 电路拓扑结构20-22
• 2.3 单相全桥电路拓扑结构22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 光储互补并离网逆变器控制策略研究25-47
• 3.1 光伏侧 BOOST 变换器控制策略25-30
• 3.1.1 BOOST 变换器工作在 MPPT 模式下的控制策略25-27
• 3.1.2 BOOST 变换器工作在 CV 模式下的控制策略27-30
• 3.2 电池侧 BUCK-BOOST 变换器控制策略30-34
• 3.2.1 电池侧 BUCK-BOOST 变换器工作在 BOOST 模式下的控制策略30-32
• 3.2.2 电池侧 BUCK-BOOST 变换器工作在 BUCK 模式下的控制策略32-34
• 3.3 全桥逆变器的控制策略34-42
• 3.3.1 全桥逆变器独立逆变控制策略35-38
• 3.3.2 全桥逆变器并网模式控制策略38-42
• 3.4 孤岛检测策略研究42-46
• 3.4.1 孤岛检测的意义42-43
• 3.4.2 孤岛检测原理43-44
• 3.4.3 过/欠压孤岛检测44-45
• 3.4.4 主动频率偏移检测45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 能量管理策略研究47-53
• 4.1 能量管理的原理47
• 4.2 能量管理策略47-50
• 4.3 工况之间的切换50
• 4.4 并离网切换控制50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 光储互补并离网一体逆变器设计与实现53-68
• 5.1 控制系统硬件设计53-58
• 5.1.1 控制芯片的介绍54
• 5.1.2 电源电路设计54-55
• 5.1.3 采样电路设计55-56
• 5.1.4 调理电路设计56-58
• 5.1.5 硬件保护电路设计58
• 5.2 系统软件设计58-60
• 5.2.1 系统主程序流程59
• 5.2.2 中断程序流程59-60
• 5.3 功率部分硬件电路设计60-67
• 5.3.1 光伏侧 BOOST 电路电感设计61-62
• 5.3.2 电池侧 BUCK-BOOST 电路电感设计62-64
• 5.3.3 直流母线电容设计64-65
• 5.3.4 逆变器侧滤波器设计65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 光储互补并离网一体逆变器实验结果及分析68-73
• 6.1 系统工作在离网模式时的实验波形68-69
• 6.2 系统工作在并网模式时的实验波形69-71
• 6.3 系统工况间切换的实验波形71-72
• 6.4 本章小结72-73
• 第七章 总结与展望73-74
• 7.1 主要内容总结73
• 7.2 进一步工作73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间参加的项目和发表的论文77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：1032553