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上傳時間: 2016-03-18
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標簽: 新聞
上傳時間: 2021-11-27
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太陽能光伏逆變并網及儲能電站技術方案
上傳時間: 2022-07-19
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隨著世界經濟的高速發展、人口的增長和科技的進步,傳統能源的消耗量越來越大,這就帶來了一系列能源的耗盡和環境污染問題。太陽能作為一種優越的可再生能源而受到世界各國的重視并具有較大發展潛力。為了進一步提高系統的性能,實現系統的優化及可靠運行,本文研究獨立運行光伏發電系統的結構、工作原理和控制策略。相對并網系統,這對于國家正大力發展的西部太陽能資源開發來說是具有現實意義的。 首先,本文詳細介紹了光伏發電的國內外研究背景,光伏電池的種類、發電原理及輸出特性,并介紹了獨立運行光伏發電系統的組成、運行原理和應用,在此基礎上論述了光伏系統常用的DC/DC變換電路,負載最大功率跟蹤(MPPT)的方法等人們普遍關注的問題。融合了上述原理技術,設計一個功率為25W的獨立運行光伏發電系統。 其次,為減小傳統的固定步長的擾動法進行最大功率跟蹤的步長大振蕩大,步長小跟蹤速度慢的缺陷,本文提出了電壓自適應最大功率跟蹤算法,其原理是引入了不同的步長系數,根據功率變量值的大小,確定合適的控制步長進行電壓參考值的給定,并在MATLAB環境下利用Simulink工具搭建模型進行仿真,仿真結果驗證了此種跟蹤方法具有快速性、穩定性和準確性等優點。 最后,搭建硬件電路,通過對電池板的不同安裝角度測量得到的數據,得出不同季節在大連地區安裝的不同最佳角度值。設計了25W的獨立運行光伏發電系統的主電路及其控制電路,包括光伏電池的選擇,Boost主電路參數、控制電路部分、驅動電路及其檢測電路各模塊分別進行了詳細的探討;對獨立系統的儲能裝置蓄電池的充放電電路進行了設計,利用單片機dsPIC30F3011控制電路同時實現了最大功率跟蹤和蓄電池的充電電壓、放電極限電壓及充電電流的控制,可防止過充過放現象的發生,從而實現獨立光伏發電系統的可靠運行。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:kennyplds
隨著太陽能發電技術的日益成熟,太陽能的發電應用在世界范圍內得以迅速推廣。因此,太陽能光伏發電系統設計的作用越來越被人們所重視。 在現階段,光伏發電系統的設計主要以系統工程師的設計為主,很少有計算機輔助的成分,因此設計出的方案帶有較大的主觀性和不確定性。由于光伏發電系統的設計過程中涉及到的數據量很大,所以工程師在設計過程中難免會忽略甚至錯誤地計算某些數據,從而導致部分資源沒能得到合理地利用。如果能將計算機輔助設計融入到光伏發電系統的設計中來,一是可以大量節省光伏系統設計的時間,二是可以確保設計出的方案具有較高的實用性,并且可以使各種資源得到最大的利用。 國外目前應用的光伏系統設計相關軟件主要有:德國西門子的PVDesigner,瑞士的PVSyst,加拿大的RETScreen,德國的PVSOL等。而國內在光伏系統設計方面的軟件產品幾乎為空白,因此開發一款適合在國內使用的光伏系統輔助設計軟件具有重要的意義。 綜上所述,本課題有較大的需求空間,并具有廣闊的發展前景,對發展國內光伏發電系統具有深遠的意義,同時具備應用和研究價值。筆者建立了光伏發電系統輻射量計算的數學模型,并根據數學模型應用Visual C#開發出適用于Windows平臺的光伏系統輔助設計軟件。該設計軟件除了能進行一般的數據計算之外,更重要的是能自動地求出太陽電池組件、逆變器數目以及它們各自的串并聯數目,為光伏發電系統的設計者解決設計中最為困難的問題,省去設計者大量的重復而復雜的分析和計算,為光伏發電系統的應用打開一扇方便之門。而通過實例驗證,筆者設計的光伏系統輔助設計軟件可為光伏發電系統提供較為合理的配置方案。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:semi1981
隨著市場經濟和現代化工業的發展,能源短缺和環境污染,已經成為制約人類社會健康發展的兩大重要因素。新能源的開發與利用愈來愈受到重視,太陽能以其清潔環保、蘊藏豐富等優點逐步得到了開發利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置,是目前研究和發展的重要環節。 本課題研究的是可并網三相光伏逆變電源,以追求體積小、效率高、精度大、方便實用為目的,采用了DC—HFAC—DC—LFAC三級功率傳輸架構,設計中使用了SPWM技術、SVPWM技術、內高頻環技術、DSP數字控制技術和數字鎖相環技術等前沿實用技術。 直流DC—DC變換器采用內高頻環技術,既實現了電氣隔離又大大的減小了裝置體積。這一部分本文不做涉及,本文所涉及的內容為本系統的DC—AC逆變電源部分,本論文的主要內容如下: 首先,分析了幾種DC—AC逆變器的主電路拓撲結構,根據其優缺點與實際應用需要,選擇三相四橋臂結構作為本文主電路結構,滿足了電網負載的不平衡性。在選擇了三相四橋臂結構的基礎上,選取兩種最新的SVM控制方法:基于三態滯環的瞬時空間電流相量控制法與二維空間矢量控制法,對兩種方法作出詳細分析比較,根據實用性原則,選取二維空間矢量控制法作為本文的控制方法。 其次,選取了主控芯片TI公司的TMS320F2812,電路中的功能盡量數字化實現,既控制了電路體積,又大大提高了系統的安全性與可靠性。設計了本系統的控制電路、驅動電路、緩沖電路、保護電路、濾波器電路等系統電路,本系統所有硬件電路均設計完畢。為了驗證設計的正確性,大部分電路都用ORCAD—Pspice仿真軟件進行仿真驗證,小部分電路搭建實際電路,設計電路都能達到系統設計要求。 隨后,簡單介紹了DSP編程環境CCS。詳細分析了SVPWM的工作原理,并給出二維空間矢量法在DSP中的實現方法。介紹幾種MPPT方法,并選取本課題所選用的方法。 最后,給出系統仿真,分析了重點模塊,得到了仿真結果。 關鍵詞:光伏并網電源、空間矢量脈寬調制、內高頻環、三相四橋臂
上傳時間: 2013-05-19
上傳用戶:520
隨著世界能源危機的到來,太陽能光伏發電在能源結構中正在發揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發電系統的核心部件并網逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質、高性能、智能化并網逆變器的需求,我們將ARM+DSP架構作為并網逆變器的控制系統。本系統集成了ARM和DSP的各自的強大功能,使并網逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學魯能實習基地“光伏并網逆變器項目”,目前已經試制出樣機。本人主要負責并網逆變器控制系統的軟硬件設計工作。本文主要研究內容有: @@ 1.本并網逆變器采用了內高頻環逆變技術。文中詳細分析了這種逆變器的優缺點,進行了充分的系統分析和論證。 @@ 2.采用MATLAB/Simulink軟件對并網逆變器的控制算法進行仿真,包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設計算法的可行性,對DSP程序開發提供了很好的指導意義。 @@ 3.本文將ARM+DSP架構作為逆變器的控制系統,并設計了相應的硬件控制系統。DSP控制板硬件系統包括AD數據采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線,SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4.本文設計和實現了兩種最大功率點跟蹤控制算法:功率擾動觀察法或增量電導法;孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式,被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結合的方式,主動式采用正反饋頻率偏移法;為了實現并網逆變器的輸出電流與電網電壓同頻同相,使用了軟件鎖相環控制技術。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5.本文也給出了AD數據采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網、PWM輸出等程序流程圖,以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統主程序流程圖和DSP控制機控制系統主程序流程圖。 @@ 6.最后對并網逆變器樣機進行實驗結果分析。結果顯示:該樣機基本上實現了本文提出的設計方案所應完成的各項功能,樣機的性能比較理想。 @@關鍵詞:太陽能光伏;并網逆變器;SPWM; DSP; ARM
上傳時間: 2013-07-02
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世界能源危機和環境惡化促使開發利用可再生能源和各種綠色能源以實現可持續發展成為人類當前的首要任務。而隨著太陽能電池和電力電子技術的不斷進步,光伏發電技術和產業不僅是當今能源的一個重要補充,更具備成為未來主要能源的潛力。當前,光伏發電不斷向低成本、高效率和高功率密度方向發展,太陽能光伏利用的主要形式將是并網發電系統。 @@ 本文主要工作是研究一種光伏發電并網/獨立雙模式逆變器的控制策略,這種逆變器不僅可靠性好,而且能提高可再生能源利用率。文章對光伏發電應用形式和并網逆變器的分類進行了闡述,綜合考慮可靠性、工作效率和成本,選擇兩級全橋結構逆變器作為研究對象,該拓撲結構多應用于小型并網逆變器。 @@ 通過分析比較各種電流控制方式,選擇單極性SPWM控制方式來產生本文逆變器控制信號。根據系統具體情況,在不同的運行模式下應用不同的控制策略。并網運行時,電網決定逆變器的輸出電壓,逆變器看作電流源,采用電流雙閉環控制輸出電流;獨立運行時,逆變器采用電流電壓閉環控制輸出電壓。并利用MATLAB Simulink對兩種模式下工作的單相和三相逆變器進行仿真。依據瞬時無功理論,提出一種應用在三相電路的軟件鎖相環,仿真結果顯示該鎖相環鎖相效果良好。 @@ 雙模式逆變器在兩種模式間切換的時候,容易對負載、電網和電源本身造成沖擊和干擾,需要采取有效的切換控制方法來減少這種影響。本文詳細分析了獨立模式和并網模式之間切換過程,并對不同的切換順序進行比較,并給出一種兩種模式間無縫切換的控制方法。利用MATLAB Simulink對單相和三相逆變器兩種模式間切換過程進行建模仿真,結果證明了這種模式切換方法的可行性。 @@ 介紹了以DSP(TMS320F2812)為核心的控制電路,并對部分硬件設計進行了分析,給出了部分軟件流程圖。 @@關鍵字:光伏發電系統;逆變器;并網運行;獨立運行;無縫切換
上傳時間: 2013-04-24
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光伏陣列是光伏系統的重要組成部分,它決定了光伏系統的發電量,同時也是光伏系統成本的主要部分。因此合理配置光伏陣列,提高光伏陣列的利用效率一直是光伏系統設計的研究重點,也是降低光伏系統發電成本的重要措施。本文采用了可變電子負載現場測試方法,設計并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測試儀樣機。本文主要工作及創新在于: 1.在基于LPC2214測試控制部分的硬件電路設計中,為電壓和電流的采樣各設置了四路不同量程的采樣通道。采樣時系統自動選擇最合適的量程,提高電壓和電流大范圍測量時的精度; 2.通過對系統進行一次預采樣來確定光伏陣列的開路電壓和短路電流。預采樣的方法只需要使可變電子負載完成一次由阻值為零到阻值為無窮大的操作; 3.對測試得到的數據首先將電壓值進行從小到大的升序重組,其對應的電流值采用lagrange中值法對進行數字濾波處理,從而消除由于偶然出現的脈沖性干擾所引起的采樣值偏差; 4.對輔助電源、測試控制電路和液晶顯示進行了一體化的設計,使光伏陣列特性的測量和顯示可以在本測試儀上一次完成; 5.本測試儀樣機可以利用光伏陣列的數學模型以及測量的實時數據對光伏陣列的特性曲線進行預估和分析。 通過對光伏陣列進行實際測量,得到的實驗結果表明:該樣機測試系統運行穩定、攜帶方便、測量精度較高、一次完整的測試只需14ms左右,測試速度快,并且測量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲線的形式顯示,使測得的陣列特性更為直觀,能滿足工程應用的需要。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著能源的緊張和環境污染日益嚴重,開發和利用太陽能已受到越來越多的重視。通過光伏并網發電系統將太陽能轉換為電能,并將電能輸送到電網上,是太陽能利用的主要形式。 本文對光伏并網發電系統的控制策略進行了深入的研究。首先,分析了太陽能電池發電的基本原理,得出了太陽能電池的等效模型,通過分析太陽能電池的I-V特性,可以看出太陽能電池是一非線性電源,而且輸出電能受環境溫度和光照強度的影響,為了使太陽能電池能夠最大效率地將太陽能轉化為電能,需要對其進行最大功率點跟蹤。通過分析和對比各種最大功率點跟蹤方法的優缺點,采用了改進擾動觀察法結合BOOST升壓電路來對電池板進行最大功率點跟蹤的方案。其次,分析對比并網電流的各種控制方式,確定采用滯環比較方式對并網電流進行控制,為了使并網電流穩定可靠地向電網送電,采用雙閉環控制策略對并網逆變器進行控制,使逆變器輸出電流能與電網電壓同頻同相,以單位功率因數向電網輸電。最后,對光伏并網發電系統的孤島效應進行了研究,介紹了各種孤島檢測方法,分析了基于正反饋的主動移頻式孤島檢測方法(AFDPF)的參數優化方案,為AFDPF檢測盲區的分析提供理論依據。 本文在MATLAB/Simulink仿真環境下,利用SimPowerSystems功能模塊建立了仿真模型,對太陽能電池板的數學模型,最大功率點跟蹤控制策略,并網控制策略進行驗證仿真。仿真結果證明了本文的方案和控制策略的正確性。
上傳時間: 2013-07-14
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