具有最大功率跟踪及谐波抑制功能的光伏系统设计

发布时间：2017-09-12 20:02

  本文关键词：具有最大功率跟踪及谐波抑制功能的光伏系统设计

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【摘要】：光伏发电就是利用光伏效应直接把太阳能转化成电能的一种新能源发电技术,光伏发电对环节世界的能源危机,解决世界的环境问题具有非凡的意义。同时,随着工业化进程的迅猛发展,随之冲击性与非线性负载大量的涌现,电能质量也随之被这些非线性负载产生的无功电流和谐波所污染,而日益恶化。本文首先概述了光伏发电产业,接着介绍了光伏发电系统的发展现状,包括光伏阵列、最大功率跟踪、逆变器控制等方面。然后介绍了有源电力滤波器的发展形式及障碍。接着介绍光伏电池基本模型,分析了光伏电池的基本电气特性,对常规的几种最大功率点追踪方法的实现过程进行了分析,比较了各自的优缺点,然后考虑到大型光伏电场光伏组件的环境特性,提出了一种无电流传感器的最大功率跟踪控制方法,详细分析了该方法的原理,并通过仿真和实验验证了该方法的可行性,同时分析了该方法在工程上的代偿性。然后介绍了几种光伏并网系统,分析了光伏并网系统的原理;同时介绍了并联型有源电力滤波器及其原理。接着通过比较APF与光伏并网系统的机构和控制的异同点,给出了光伏并网系统有源滤波控制的控制结构,给出了具有谐波抑制功能的光伏系统的控制方法。包括直流侧电压的控制,指令电流的合成以及逆变器的控制。通过MATLAB/simulink对系统进行了仿真,验证了该统一控制系统原理的正确性。最后设计了一个2k W的光伏并网系统作为实验的平台,包括系统的主电路、驱动电路和采样电路的设计等,然后给出了系统的软件主程序、中断程序和AD子程序流程图,最后对实验结果进行了分析。
【关键词】：太阳能 光伏电池 最大功率跟踪 有源电力滤波 并网控制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 太阳能发电9-14
• 1.1.1 太阳能发电兴起9-10
• 1.1.2 太阳能发电的研究意义10-14
• 1.2 光伏发电的功率跟踪研究现状14-17
• 1.2.1 光伏阵列14
• 1.2.2 MPPT方法的研究现状14-16
• 1.2.3 并网逆变器及其控制16
• 1.2.4 光伏系统优化设计16-17
• 1.3 APF的发展优势及障碍17-18
• 1.4 本文主要研究内容和章节安排18-19
• 第2章 无电流传感器的MPPT方法19-32
• 2.1 光伏电池模型19-21
• 2.2 光伏电池最大功率点21-22
• 2.3 常规最大功率追踪方法22-25
• 2.4 一种省去电流检测的MPPT方法25-31
• 2.4.1 省去电流检测MPPT方法原理25-27
• 2.4.2 省去电流检测MPPT方法仿真27-29
• 2.4.3 省去电流检测MPPT实验29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 具有谐波抑制功能的光伏系统32-47
• 3.1 光伏并网系统原理32-35
• 3.1.1 光伏并网系统32-33
• 3.1.2 光伏逆变器33-34
• 3.1.3 并网原理34-35
• 3.2 并联型有源电力滤波器原理35-36
• 3.3 光伏逆变器与有源滤波器的比较36-37
• 3.4 同一控制系统的控制方式37-41
• 3.4.1 直流侧电压控制37-38
• 3.4.2 指令电流的合成38-40
• 3.4.3 逆变器控制方式40-41
• 3.5 系统的仿真41-46
• 3.6 总结46-47
• 第4章 系统的软硬件设计47-59
• 4.1 主电路参数设计47-48
• 4.2 控制电路设计48-52
• 4.2.1 控制芯片的选取48
• 4.2.2 电压检测电路设计48-49
• 4.2.3 电流检测电路设计49
• 4.2.4 过零检测电路设计49-50
• 4.2.5 IGBT驱动电路设计50
• 4.2.6 PCB板设计50-52
• 4.3 系统软件设计52-54
• 4.3.1 DSP端口配置52
• 4.3.2 系统流程图52-54
• 4.4 实验结果54-58
• 4.4.1 死区电路测试55-56
• 4.4.2 电网过零测试56
• 4.4.3 开环测试56-57
• 4.4.4 闭环测试57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读学位期间取得的研究成果67

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