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光伏并网发电系统及其控制研究



硕士论文
中文摘要

光伏并网发电可以高效的利用太阳能这种绿色清洁能源，光伏并网发电技术的研究成为发展趋势和热点。本论文在分析了光伏并网发电国内外进展的基础上，本文分析了单相光伏并网发电系统的组成结构和工作原理。在分析了不同控制策略的优缺点的基础上，采用电流跟踪控制和电网电压前馈控制的策略，对控制系统进行了数学建模。设计并制作了基于光伏并网发电系统的硬件电路，包括系统的主电路、信号的采样与处理电路、PWM及SPWM信号的隔离与驱动电路以及电源电路。对这些电路的工作过程进行了详细的分析，对电路中的参数进行了计算，完成了硬件电路的制作与实验调试。研究了最大功率点跟踪控制(MPPT)的原理和方法，并采用电导增量法来实现光伏阵列的最大功率点跟踪

关键词： 太阳能 并网发电 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    录

第一章 综述 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外光伏并网发电系统的研究进展 2
1.2.1 国外进展部分 2
1.2.2 国内进展部分 4
1.3 本论文的研究思路 6
第二章 光伏发电系统的总体设计 7
2.1 硅太阳电池的性能特点 7
2.2 太阳能电池的模拟技术 10
2.3 电源变换器 11
2.4 系统的总体设计 13
2.4.1 光伏并网发电系统的组成 13
2.4.2 光伏发电控制系统的数学模型 15
2.4.3 PI控制算法 16
2.5 最大功率点跟踪算法 17
2.5.1 最大功率点跟踪方法 17
2.5.2 系统总体结构框图 19
第三章 软硬件电路设计 20
3.1 PWM信号的生成方法 20
3.1.1 用于生成PWM信号生成Saber模型 20
3.1.2 PWM波形生成的软件实现方法 22
3.2 BOOST变换器模块 23
3.3 加入PI反馈控制器的Boost电路 27
3.4 SPWM波形生成模块 30
3.5 桥式逆变器模块 32
3.6 控制电路工作原理 34
3.6.1 辅助电源设计 34
3.6.2 IGBT与MOSFET驱动电路设计 34
3.6.3 桥式MOSFET驱动电路设计 36
3.6.4 反馈调压电路设计 37
3.6.5 arm微控制器及外围电路 38
3.7 软件系统的设计 39
3.8 PCB制作及成品图片 42
第四章 实验结果分析 45
4.1 实测各种波形 45
4.2 数据记录 47
4.3 结论 48
第五章 总结和展望 49
5.1 全文的总结 49
5.2 展望和后续的相关工作 49
参考文献 51
发表论文和科研情况说明 53
致    谢 54