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基于DSP的可调度式光伏并网逆变系统的研究

关注热度:71   来源:新能源学术论文  作者:孙学超
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【摘要】:随着传统石化能源的日益枯竭,环境污染越来越严重,寻找新的可代替的清洁可再生能源已经越来越必要。特别是最近随着人们意识到身边PM2.5对人体危害的严重性时,尽快解决清洁能源的问题已经成为全社会的共识。各种新型可再生能源已经在世界范围内被迅速推广。而太阳能产业以其适用范围广的优势近几年发展尤其迅速,可以预见不久的未来,太阳能技术及产业的发展会迅速成熟并在能源使用中占很大比例。光伏发电技术起初由于技术的限制只用于偏远地区进行独立发电,但由于独立供电系统总体需求量较小,要想让太阳能代替传统能源必须将太阳能发电并入电网。因此,研究并网式的光伏发电系统使其运行更稳定、效率更高,成本更低显的越来越重要。本文主要研究可调度式光伏并网逆变系统,主要有以下几项内容: 分析了当前的能源形势,明确了发展光伏产业的必要性,并介绍了当前国内外的光伏产业的发展情况及光伏系统的种类和结构。理论上分析了由充放电电路和蓄电池构成的功率平仰系统的参数要求及各项性能。并通过仿真软件模拟了各种不同的天气状况,在不同状态下验证了此系统工作性能的可靠性。理论上对并网逆变器输出的三相电压及三相电流在不同坐标系下进行坐标变换,并利用前馈解耦的方法实现对逆变器输出电流在两相坐标系下的独立控制,通过软件在不同的给定电流下进行仿真,验证了理论的可靠性。分析了基于坐标变换的三相软件锁相环的原理,通过软件进行仿真验证了其锁相的可靠性。并根据实际硬件情况决定采用过零检测法结合三相软件锁相环的方法实现并网电压的定向。重点对孤岛检测方法进行了分析并对相关参数进行了改进。提出利用主动移相式方法并对传统的相位扰动参数进行了改进并通过仿真软件进行了验证。 本文的实验是在两级式光伏并网逆变系统在基础上完成的。在实验平台的搭建上,选择TI公司的TMS320F2812作为控制芯片,以它为核心搭建了包含信号采集电路、信号调理电路、驱动电路等外围电路组成控制电路,搭建了由IPM、隔离变压器、整流桥等电路构成的主电路。从而构成了完整的逆变系统。按照预先提出的控制方案编写DSP程序,从而为实验调式提供了软件与硬件的支持。 根据所搭建的硬件平台及软件程序结合进行调试,本文主要进行了了并网电流的闭环控制实验及孤岛检测实验,并采集了相关的波形。实验结果表明,硬件系统能可靠稳定运行,所提设计方案合理有效。其中,电流闭环控制反应迅速且并网电流质量较好;孤岛检测性能可靠,实验结果满足相关的国家标准。并且在改进参数后可以有效提高检测速度,同时与改进前相比对并网电流质量影响较小,具有一定的可行性。
【关键词】:光伏并网逆变器 可调度 SVPWM 孤岛检测
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM615
【目录】:
  • 摘要3-5
  • ABSTRACT5-11
  • 第一章 绪论11-21
  • 1.1 光伏发电课题研究的背景和意义11-13
  • 1.2 世界范围内光伏技术的发展现状13-14
  • 1.2.1 国外光伏技术的发展现状13-14
  • 1.2.2 我国光伏产业的发展现状14
  • 1.3 光伏发电系统的分析14-19
  • 1.3.1 光伏发电系统的分类15-17
  • 1.3.2 可调度式光伏并网发电系统的拓扑结构17-19
  • 1.4 本文主要研究的内容19-21
  • 第二章 可调度式光伏并网系统的基本原理21-43
  • 2.1 光伏电池的原理及模型21-23
  • 2.1.1 光伏电池的原理21
  • 2.1.2 光伏电池的电路模型21-23
  • 2.2 蓄电池充放电的控制原理与方法23-27
  • 2.2.1 蓄电池容量选择23
  • 2.2.2 双向 DC/DC 变换器的工作原理与参数设计23-25
  • 2.2.3 功率平仰系统的结构25
  • 2.2.4 系统能量控制策略25-26
  • 2.2.5 双向 DC/DC 变换器控制策略26-27
  • 2.3 光伏并网逆变器的控制方法27-36
  • 2.3.1 前馈解耦电流控制方法28-31
  • 2.3.2 电压空间矢量技术的原理与实现31-35
  • 2.3.3 三相软件锁相环35-36
  • 2.4 孤岛检测方法36-41
  • 2.6 本章小结41-43
  • 第三章 可调度式光伏并网发电系统仿真43-55
  • 3.1 功率平仰系统的仿真43-47
  • 3.2 可调度式并网逆变器的仿真分析47-53
  • 3.2.1 三相软件锁相环的仿真47-48
  • 3.2.2 电流闭环控制及空间电压矢量调制技术的仿真及分析48-51
  • 3.2.3 孤岛检测的仿真及分析51-53
  • 3.3 本章小结53-55
  • 第四章 可调度式光伏并网发电系统的硬件设计55-67
  • 4.1 可调度式光伏并网发电系统的硬件结构图55-56
  • 4.2 主控单元56-59
  • 4.3 功率模块59-60
  • 4.4 过零检测电路60
  • 4.5 信号检测电路60-62
  • 4.6 驱动模块62-64
  • 4.7 保护模块64-66
  • 4.8 本章小结66-67
  • 第五章 系统的软件设计67-79
  • 5.1 CCS 开发环境介绍67
  • 5.2 程序整体设计思路67-68
  • 5.3 主程序设计68-69
  • 5.4 子程序设计69-78
  • 5.4.1 捕获中断子程序69-70
  • 5.4.2 ADC 模块采样程序70-71
  • 5.4.3 电流闭环控制程序71-73
  • 5.4.4 定时器中断子程序73-75
  • 5.4.5 三相软件锁相环程序75
  • 5.4.6 主动移相式孤岛检测算法程序75-76
  • 5.4.7 SVPWM 的软件实现76-77
  • 5.4.8 死区时间设置77-78
  • 5.5 本章小结78-79
  • 第六章 可调度式光伏并网发电系统实验79-85
  • 6.1 过零点检测实验79-80
  • 6.2 SVPWM 调制实验80-81
  • 6.3 逆变系统输出三相电压与电流的 A/D 采样81-82
  • 6.4 光伏并网系统内实现电流闭环的控制82-83
  • 6.5 孤岛检测的试验调试83-84
  • 6.6 本章小结84-85
  • 总结与展望85-87
  • 参考文献87-90
  • 致谢90-91
  • 作者在攻读硕士学位期间的研究成果91


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关键词: 光伏并网逆变器

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