光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及其控制研究



碩士論文
中文摘要

光伏并網(wǎng)發(fā)電可以高效的利用太陽能這種綠色清潔能源，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究成為發(fā)展趨勢和熱點(diǎn)。本論文在分析了光伏并網(wǎng)發(fā)電國內(nèi)外進(jìn)展的基礎(chǔ)上，本文分析了單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。在分析了不同控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用電流跟蹤控制和電網(wǎng)電壓前饋控制的策略，對控制系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。設(shè)計并制作了基于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的硬件電路，包括系統(tǒng)的主電路、信號的采樣與處理電路、PWM及SPWM信號的隔離與驅(qū)動電路以及電源電路。對這些電路的工作過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對電路中的參數(shù)進(jìn)行了計算，完成了硬件電路的制作與實(shí)驗(yàn)調(diào)試。研究了最大功率點(diǎn)跟蹤控制(MPPT)的原理和方法，并采用電導(dǎo)增量法來實(shí)現(xiàn)光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤

關(guān)鍵詞： 太陽能 并網(wǎng)發(fā)電 PWM MPPT

ABSTRACT

Grid-Connected photovoltaic technology is a good way to make full use of solar energy,which is green and clear energy.the grid-connected photovoltaic system has been a hot spot.Based on the introduce of the current condition of grid-connected photovoltaic system，the basic foundmental of Grid-Connected photovoltaic system is analyzed.After analyze different control strategy,current follow up amethod is used. Mathematic model is established. Furthermore,Grid-Connected photovoltaic circuit is designed, including maincircuit,signal sample and process circuit ,PWM and SPWM wave generation circuit and order driver and source circuit. These circuit operation foundamental is analyzed in detail.Circuit manufaction and debug is finished.maximum  power follow technique is studed, and conduction increment method is adopted.

KEY WORDS：solar energy, Grid-Connected, PWM, MPPT

 
目    錄

第一章 綜述 1
1.1 課題研究背景 1
1.2 國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究進(jìn)展 2
1.2.1 國外進(jìn)展部分 2
1.2.2 國內(nèi)進(jìn)展部分 4
1.3 本論文的研究思路 6
第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設(shè)計 7
2.1 硅太陽電池的性能特點(diǎn) 7
2.2 太陽能電池的模擬技術(shù) 10
2.3 電源變換器 11
2.4 系統(tǒng)的總體設(shè)計 13
2.4.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成 13
2.4.2 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 15
2.4.3 PI控制算法 16
2.5 最大功率點(diǎn)跟蹤算法 17
2.5.1 最大功率點(diǎn)跟蹤方法 17
2.5.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 19
第三章 軟硬件電路設(shè)計 20
3.1 PWM信號的生成方法 20
3.1.1 用于生成PWM信號生成Saber模型 20
3.1.2 PWM波形生成的軟件實(shí)現(xiàn)方法 22
3.2 BOOST變換器模塊 23
3.3 加入PI反饋控制器的Boost電路 27
3.4 SPWM波形生成模塊 30
3.5 橋式逆變器模塊 32
3.6 控制電路工作原理 34
3.6.1 輔助電源設(shè)計 34
3.6.2 IGBT與MOSFET驅(qū)動電路設(shè)計 34
3.6.3 橋式MOSFET驅(qū)動電路設(shè)計 36
3.6.4 反饋調(diào)壓電路設(shè)計 37
3.6.5 arm微控制器及外圍電路 38
3.7 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 39
3.8 PCB制作及成品圖片 42
第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 45
4.1 實(shí)測各種波形 45
4.2 數(shù)據(jù)記錄 47
4.3 結(jié)論 48
第五章 總結(jié)和展望 49
5.1 全文的總結(jié) 49
5.2 展望和后續(xù)的相關(guān)工作 49
參考文獻(xiàn) 51
發(fā)表論文和科研情況說明 53
致    謝 54