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光伏并网系统最大功率跟踪及反孤岛运行控制方法研究

曹建博  
【摘要】:近几年来,能源短缺和环境污染问题越来越突出,为了解决这些问题,太阳能光伏发电系统将由补充能源逐渐向替代能源过渡,并且光伏并网发电系统已成为各国研究和发展的热点。本文的主要目的就是设计一套基于DSP TMS320F2812的单相光伏并网发电系统。 本文以单相光伏并网发电系统为研究对象,对光伏并网中的一些关键性问题:如光伏阵列的最大功率跟踪(MPPT)、并网逆变器输出的电流波形控制以及反孤岛效应做了理论分析,介绍了相应的控制方法,并建立了仿真模型,最后通过了实际实验进行了验证。具体来说主要内容为: 1.根据光伏电池的数学模型建立了光伏阵列的simulink仿真模块,通过该模块做了最大功率跟踪仿真实验,仿真得到的一系列特性曲线与光伏阵列的实际参数相吻合。然后将AVR单片机和CPLD相结合设计了控制电路,该控制电路产生一路占空比可变、频率为40KHz的PWM波控制高增益Boost电路。采用电导增量算法实现,实验结果表明最大功率跟踪效果良好。 2.对并网的拓扑结构进行了简单介绍,分析了光伏并网控制原理和两种直接电流控制方法。然后对电压环和电流环的调节器参数进行了设计,并保证了逆变器输出的并网电流与电网电压同频同相。 3.完成了基于DSP芯片TMS320F2812为核心的单相光伏并网发电系统主电路、控制电路以及软件程序的设计。对以上设计进行了实验验证,实验结果表明逆变器能可靠并网运行,最后给出了实验波形。 4.对反孤岛效应的几种检测方法作了介绍,基于有源频率漂移法建立了Matlab\simulink环境下的反孤岛效应仿真模型,并给出了仿真实验波形。 5.最后对单相光伏并网发电系统所做工作进行了总结,并对光伏并网系统未来的研究设计提出了一些设想。


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