隨著全球能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴重，開發(fā)利用清潔的可再生能源勢在必行。太陽能是當前世界上最清潔、最現(xiàn)實、大規(guī)模開發(fā)利用最有前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關注，而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢，必將得到快速的發(fā)展。此外，高性能的數(shù)字信號處理芯片(DSP)的出現(xiàn)，使得一些先進的控制策略應用于光伏并網(wǎng)逆變器成為可能。本論文就是在此背景下，對太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心器件并網(wǎng)逆變器進行了較為深入的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的兩個核心部分是太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)控制和光伏并網(wǎng)逆變控制。 首先，本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進行介紹，詳細分析太陽能電池工作的等效電路和數(shù)學模型。 其次，本文對幾種傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制算法進行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設計采用改進的間歇掃描法來實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池的最大功率輸出，以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點跟蹤速度。 再次，針對既可獨立運行又可并網(wǎng)運行的單相光伏逆變器，本文采用有效值外環(huán)、瞬時值內(nèi)環(huán)的控制方法，既保證了逆變器輸出的靜態(tài)誤差為零，又保證了逆變器良好的輸出波形。給出了同時滿足獨立和并網(wǎng)兩種運行模式的輸出濾波器結(jié)構和元件參數(shù)的計算過程，并通過仿真和實驗驗證了設計的合理性。 隨后，詳細討論了并網(wǎng)過程中的軟件鎖相環(huán)技術，對鎖相環(huán)電路的組成、工作原理進行了研究，實驗結(jié)果表明此方法可靠有效，能使逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓完全同相，達到功率因數(shù)為1的目的。 最后，采用TI公司的TMS320LF2407A作為主控芯片，研制完成1.5kW實驗樣機，分別得出了獨立運行和并網(wǎng)運行時的實驗結(jié)果，結(jié)果表明，所采用的控制策略和設計的硬件電路能夠滿足設計要求，系統(tǒng)可安全、穩(wěn)定運行。
標簽： 太陽能光伏 分 并網(wǎng)發(fā)電
上傳時間： 2013-05-18
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在能源枯竭環(huán)境污染日益嚴重的今天，光伏發(fā)電結(jié)合其自身的特點，日益得到各國的重視并將成為各國競向發(fā)展的熱點。而光伏并網(wǎng)發(fā)電又是光伏利用中的發(fā)展趨勢，基于此，本文對單相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行了研究，并設計了一臺1.5KW的單相光伏并網(wǎng)裝置。在對主電路拓撲、MPPT、防孤島效應、逆變并網(wǎng)控制方法詳細分析的基礎上，選用了一種雙重BOOST前級電壓匹配、后級全橋逆變的非隔離型的主電路拓撲結(jié)構，這種結(jié)構具有前級DC/DC變換控制簡單、中間直流母線電壓波動小、效率高、體積小等優(yōu)點。MPPT采用后級實現(xiàn)方式；防孤島效應采用有被動和主動兩種方式；逆變并網(wǎng)控制是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，其功能作用是把前級的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電與電網(wǎng)并聯(lián)，并使其輸出電流為單位功率因數(shù)、總諧波畸變率小于5％，本文對各種逆變并網(wǎng)控制策略分析比較的基礎上，采用了帶有電網(wǎng)電壓前饋補償?shù)乃矔r電流控制方式來實現(xiàn)。系統(tǒng)整體以UC3875和TMS320LF2812為控制核心，前級有UC3875進行雙環(huán)控制直流母線電壓，后級最大功率跟蹤、防孤島效應、逆變并網(wǎng)、并聯(lián)通訊及故障保護有TMS320LF2812來實現(xiàn)。本文總體工作包括詳細的理論分析、主電路設計、軟件及硬件電路的設計、調(diào)試及實驗波形分析等。
上傳時間： 2013-04-24
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光伏發(fā)電是集開發(fā)可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境于一體的重大課題，有巨大的經(jīng)濟、社會效益和學術研究價值。 本文首先介紹了3kW光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的組成和結(jié)構。3kW光伏并網(wǎng)逆變器采用兩級式結(jié)構，主電路由前級Boost變換器和后級的單相逆變橋組成。控制部分以DSP(DSP56F803)為核心，實現(xiàn)了光伏陣列最大功率點的跟蹤控制，以及產(chǎn)生與電網(wǎng)壓同頻同相的正弦電流，實現(xiàn)并網(wǎng)的功能。本文重點對逆變器系統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制進行研究。 針對基于外特性建立的光伏陣列模型雖然簡單、參數(shù)易解，但精度低的問題，本文建立了基于物理特性的光伏陣列模型，并考慮光照強度、環(huán)境溫度對光伏陣列的影響，模型參數(shù)與實際參數(shù)嚴格對應。將幾種最大功率點跟蹤算法應用于所建立的光伏陣列模型使用MATLAB進行仿真，分析仿真結(jié)果，比較各種算法的優(yōu)缺點，總結(jié)出每種算法所適用的環(huán)境，并給出了最大功率點跟蹤控制在并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的實現(xiàn)策略。 設計了適用于額定功率為100W的光伏陣列最大功率點跟蹤的Boost電路，分別給出了利用PIC單片機16F873實現(xiàn)擾動觀察法和增量電導法的程序流程圖，實現(xiàn)了這兩種算法控制下光伏陣列的最大功率點跟蹤，并分析了兩種算法的跟蹤性能。
標簽： 3kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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太陽能資源具有可持續(xù)發(fā)展和綠色能源兩大優(yōu)勢，太陽能發(fā)電作為一種太陽能資源的利用方式正逐漸受到各國重視，其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最具理論意義和實用價值。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，其硬件研制和控制算法研究是光伏并網(wǎng)領域的熱點課題。本論文在充分研究近年來光伏發(fā)電領域重要研究成果的基礎上，設計了一個5kW的三相光伏并網(wǎng)逆變器，并在硬件設計、控制算法研究和仿真方面進行了深入探討。 該三相光伏并網(wǎng)逆變器由前級的DC-DC直流變換電路和后級的DC-AC三相并網(wǎng)逆變電路組成。其中，DC-DC電路采用多支路并聯(lián)結(jié)構，各支路均采用獨立的最大功率點跟蹤控制，解決了各支路間功率不匹配問題，可應用于光伏與建筑一體化系統(tǒng)中；DC-AC電路采用三相PWM整流器電路結(jié)構和空間電壓矢量控制方法，提高了直流電壓利用率，減小了注入電網(wǎng)的諧波。本文在分析三相光伏并網(wǎng)逆變器電路工作原理和控制算法的基礎上，采用計算機仿真驗證了控制算法的可行性，并討論了在不同電壓范圍內(nèi)，三相光伏并網(wǎng)逆變器的工作特點及相應控制算法。 本文從檢測與保護電路設計，電源電路設計，主電路參數(shù)選擇等方面討論了該逆變器的硬件設計方法，并進行仿真、調(diào)試，驗證了模擬電路設計的正確性，為類似結(jié)構的光伏并網(wǎng)逆變器提供了硬件設計參考。
標簽： 5kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-05-18
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隨著市場經(jīng)濟和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊藏豐富等優(yōu)點逐步得到了開發(fā)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(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本文以實際項目為背景，詳細地分析了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源的研制過程。論文的主要工作如下： 首先，概述了光伏發(fā)電的意義以及我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景；介紹了本課題的來源及其主要研究的內(nèi)容；分析了三相逆變器的數(shù)學模型；總結(jié)了三相逆變器的各種抗三相不平衡的拓撲結(jié)構，從中選擇了三相四橋臂作為逆變電源的主電路結(jié)構；對四橋臂的各種抗三相不平衡控制策略進行了比較，具體分析了二維空間矢量法的原理，考慮到實際的軟硬件條件的限制，對該方法提出了進一步簡化應用的方案。 接著，根據(jù)項目指標，研制了30kVA三相光伏逆變電源樣機的主電路；采用了獨立運行時為LC結(jié)構，并網(wǎng)運行時為LCL結(jié)構的濾波模式，并總結(jié)了濾波器參數(shù)設計的步驟，給出了濾波器的相關參數(shù)；獨立地設計和研制了以TMS320F2812芯片為核心的主控板，以及液晶顯示、保護、采樣、鎖相等控制電路，并總結(jié)了印制電路板設計中需要注意的事項。 隨后，介紹了DSP的編程環(huán)境：詳細地分析了顯示鍵盤程序、七段式的電壓空間矢量PWM程序以及相關的主程序和中斷程序并給出了流程圖；總結(jié)了編程注意事項；構思了光伏逆變電源并網(wǎng)運行的整個過程；具體地說明了鎖相環(huán)和捕獲單元的應用方法；概述了孤島效應的產(chǎn)生與防治。 最后，設計了獨立運行時的MATLAB仿真試驗，在閉環(huán)中采用了最大誤差控制法，取得了良好的仿真效果，并在此基礎上，進行了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源樣機的安裝，順利完成了獨立運行的調(diào)試，并給出了實驗波形。
標簽： 三相 光伏并網(wǎng) 逆變電源
上傳時間： 2013-07-02
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近年來，世界各國競相發(fā)展綠色可再生能源，太陽能因其潔凈、儲量巨大等優(yōu)點倍受青睞。在太陽能的各種應用中，光伏發(fā)電倍受關注。隨著光伏組件價格的不斷降低和電力電子技術的發(fā)展，光伏發(fā)電的系統(tǒng)容量和變換設備的轉(zhuǎn)換效率不斷增加，體積逐漸減小，對光伏發(fā)電系統(tǒng)相關設備的設計和制造提出了新的要求。 本文從提高光伏發(fā)電系統(tǒng)整體效率的角度出發(fā)，以光伏發(fā)電系統(tǒng)中電能變換裝置作為研究目標，研究光伏發(fā)電中的關鍵性技術之一——光伏陣列的最大功率點跟蹤技術。主要研究適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤變換器的拓撲；研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤變換器的控制方法。論文在分析研究光伏電池的工作原理及輸出特性的基礎上，分析研究了幾種基于DC/DC變換器的最大功率跟蹤算法及各自優(yōu)缺點和適用場合。在拓撲研究方面，分析研究了Buck、Boost和全橋電路應用于光伏發(fā)電中的優(yōu)缺點以及適用的最佳功率等級，并對這三種電路的功率損耗進行分析，通過仿真進行驗證。探討了把軟開關技術、三電平技術應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的可行性，并詳細分析了應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的移相全橋ZVS DC/DC變換器電路的換流過程。在理論分析的基礎上，論文設計實現(xiàn)了應用移相全橋軟開關DC/DC變換電路作為主電路的MPPT變換器，構建了1000W小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，進行仿真和實驗，對實驗結(jié)果進行損耗分析。證實了移相全橋ZVS DC/DC變換電路作為中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的前級變換器，可以在實現(xiàn)太陽能光伏陣列的最大功率點跟蹤的同時，保證開關管實現(xiàn)軟開關，從而提高了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。
標簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 關鍵技術
上傳時間： 2013-05-23
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隨著能源消耗的不斷增長和生態(tài)環(huán)境的日益惡化，世界各國都在積極尋找一種可持續(xù)發(fā)展且無污染的新能源。太陽能作為一種高效無污染的新能源，尤其受到人類的重視。近年來，許多國家都非常重視發(fā)展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術已成為太陽能光伏應用的主流。本文對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行了詳細介紹，并對其控制方法進行了研究。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的兩大核心部分是太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)控制和光伏并網(wǎng)逆變控制。首先，本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進行介紹，詳細分析太陽能電池工作的等效電路和數(shù)學模型。其次，本文對幾種傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制算法進行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設計采用逐步逼近法實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池的最大功率輸出，以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點跟蹤速度。再次，基于光伏并網(wǎng)逆變器的控制目標，研究了光伏并網(wǎng)逆變器的常用控制方法，參考國內(nèi)外資料，選擇重復-PI控制作為光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略。最后，基于TMS320LF2407高速數(shù)字信號處理器，設計光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，給出系統(tǒng)的硬件參數(shù)和軟件流程圖，并針對實驗和仿真波形進行分析。
標簽： DSP 光伏并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：lo25643
太陽能作為一種新型能源以其清潔、儲量大、無污染等優(yōu)點使其利用越來越受到人們的重視,而光伏發(fā)電技術的應用更是人們普遍關注的焦點。本文主要研究了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。由于目前光伏電池的價格高,轉(zhuǎn)換效率比較低,為了降低系統(tǒng)造價和有效的利用太陽能,對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法的研究顯得尤為重要。 本文針對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特點,將其分為三部分進行研究。研究了光伏電池的工作原理及輸出特性,在此基礎上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真軟件對不同環(huán)境及不同日照強度下的太陽能電池輸出特性進行了仿真。仿真與實測數(shù)據(jù)的對比驗證了其仿真模型的正確性,為后續(xù)的仿真奠定基礎。 光伏板的最大功率點的控制是實現(xiàn)光伏并網(wǎng)高效率的輸出的必要條件。采用基于模糊控制的方法求取最大功率點驅(qū)動boost升壓變換器,用以實現(xiàn)最大功率點跟蹤和控制。針對電導增量法和干擾法的不足,研究了基于模糊控制的方法。從仿真及實驗的結(jié)果均能看出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)功率損耗大大縮小,提高了其穩(wěn)態(tài)性能。 闡述了并網(wǎng)逆變器的工作原理和控制策略。基于逆變控制方法的研究,對系統(tǒng)進行了仿真與實驗。其中控制方法采用電流滯環(huán)跟蹤控制。從仿真及實驗結(jié)果中可以看出實現(xiàn)了輸出功率因數(shù)為1的控制目標。 開發(fā)了光伏并網(wǎng)的實驗系統(tǒng),設計了基于DSP的最大功率點控制系統(tǒng)和逆變并網(wǎng)系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,本文采用的控制策略和設計方法是可行有效的,主電路和控制電路的設計是合理的。
標簽： 光伏并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)控制 法的研究
上傳時間： 2013-07-28
上傳用戶：yepeng139
在能源枯竭及環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，光伏發(fā)電是未來可再生能源應用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術為研究對象，對光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結(jié)構與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問題進行了深入研究。 在擾動觀測法的基礎上，提出了一種直接電流控制最大功率點跟蹤方法，通過檢測變換器輸出電流進行最大功率點跟蹤控制，簡化控制算法，同時省去了擾動觀測法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點跟蹤與智能充電控制有機結(jié)合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時間，提高充電效率；研究了一種全數(shù)字式逆變器，通過電壓有效值外環(huán)和瞬時值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負載條件下的動態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨立發(fā)電系統(tǒng)并進行了實驗驗證。 針對住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價格比高的要求，研究了一種基于導抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓撲省去了笨重的電抗器，同時利用高頻變壓器進行能量傳遞和電氣隔離，進一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于導抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對電網(wǎng)的諧波污染，提出了一種新型改進調(diào)制模式。該方法可以實現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析，研制了一臺3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器，實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構及其控制方法，采用改進調(diào)制模式對其進行控制，在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器，具有如下顯著優(yōu)點：系統(tǒng)中任意一相都是一個獨立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網(wǎng)不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動能力。初看起來本方案使用的導抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導抗變換器的三相電流型逆變器實現(xiàn)方案，利用導抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級變換后進行裂相調(diào)制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器，而且采用高頻變換進行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對光伏電池輸出電壓較低的問題，研究了一種單級式三相升壓型并網(wǎng)逆變器，通過一級變換同時實現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個電壓傳感器就能替代原先的三個電壓傳感器：每個載波周期短路相只進行一次開關動作，同時任何時刻只有2個開關管導通，可有效降低系統(tǒng)的開關損耗和導通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好，便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電，又實現(xiàn)諧波補償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細分析了無功電流和諧波電流的檢測方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設計方法，并對光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進行了討論，仿真和實驗結(jié)果驗證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構及控制策略的正確性和可行性。
標簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術研究
上傳時間： 2013-04-24
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講述了步進電機的驅(qū)動，調(diào)速及其接口電路設計等。
標簽： 步進電機
上傳時間： 2013-05-21
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