光伏并网发电体系mppt及孤岛检验技术研究

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1、光伏并网发电体系MPPT及孤岛检验技术研究第1章绪论1.1课题的研究背景和意义可再生能源在减少世界上总能量的消耗中正做出越来越重要的贡献。因为他们的不依赖于有限的化石燃料、核能及其对环境影响小等优势，将成为未来几十年中能抵抗能源危机和可靠供应的能源。虽然在过去的几年里，光伏能源已得到了相当的重视，但是光伏系统的安装成本高和光伏组件的转换效率低等问题，仍阻碍了这种可替代能源的大规模使用。为了减少这些缺点，关于光伏的研究正被很多学者重视。2009年，目标是发展低成本、可持续的电力能源的计划网关项目被引入到住宅应用中[1]。开发

2、一种低成本的DC-AC逆变器和控制器系统。理想的情况下，该系统的优化可以减少电子元器件在每个逆变器的数目。此外，还需要智能的算法，来定义系统功率需求的优先级，以优化功率消耗，从而提高能源利用率[2]。考虑效率和成本之间的最佳权衡，逆变器设计的一个关键点是，在DC-DC和DC-AC之间优化直流母线设计。典型的光伏逆变系统主要由以下几个部分组成：一个用于发电的光伏（PV）阵列，一个用于储能的电池组，用来控制最大功率点跟踪（MPPT）和电池的充电等的数字控制系统，以及各种负载。光伏并网逆变系统中，应开发出一套高度可靠和有效的功率

3、处理系统，能通过将最大可用功率转换成电能，馈入电网或储存在蓄电池中，作为主电源不可用时的备用电源，发挥可再生能源的巨大潜力。近年，光伏行业的增长速度大概为30％；在许多国家，光伏能源的成本很快将达到盈亏平衡点。光伏能源的最相关的目标是[3]：在五年内，降低光伏电池板和电源转换器40％的成本；显著提高光伏电池和功率变换效率；很大程度地改善转换器的可靠性。这些目标促使光伏研究向多个方向发展：提高功率变换器的效率；寻求新的变换器的拓扑结构；最大功率提取算法；将功率变换器整合在太阳板中，以减小因电池之间的不匹配引起的功率损耗；先进

4、的孤岛检测算法，帮助监测并网及符合电网标准和规范。1.2MPPT和孤岛检测技术研究现状为了使光伏阵列有效地输出电能，并网光伏发电系统使用逆变器作为核心部件，它能够将光伏阵列发出的直流电，通过DC-DC升压，然后DC-AC逆变为可供本地交流负载使用以及馈入到电网的交流电。作为前级的DC-DC部分，它不仅实现电压提升功能，它还应具备最大功率点跟踪功能。电压提升功能已经有了很多的研究，本文选取最大功率点跟踪算法作为研究对象，提高光伏阵列的输出功率。作为后级的DC-AC部分，它除了将直流电逆变成交流的功能外，还必须有孤岛检测的功能

5、。孤岛检测作为并网逆变器的必备功能，应具有在较短的时间内检测出孤岛的能力，同时算法本身对电网正常工作时的影响，即输出到电网的谐波应较小。孤岛检测算法的优劣也直接影响着系统的效率。本节将对这两种算法的研究现状进行分析。第2章太阳能光伏发电系统2.1太阳能发电太阳光的能量密度大概为1kPPT控制算法研究与实现.........193.1最大功率点跟踪控制算法的研究......193.2改进的电导增量法.........233.3MPPT算法的建模与仿真......283.4本章小结....31第4章并网逆变器中的孤岛效应研究.

6、...324.1DC-AC变换电路......324.2光伏并网系统中的孤岛效应.......364.3目前的孤岛检测方法比较分析..........364.4正反馈频率扰动法.........424.5孤岛检测算法的建模与仿真.......454.6本章小结....61第5章基于DSP的并网逆变器的实现..........625.1光伏并网发电系统的结构及主要技术参数....625.2主电路的设计..........635.3控制电路设计..........685.4孤岛检测控制..........715.5DC-AC的

7、EMI电路设计.......765.6本章小结....76第5章基于DSP的并网逆变器的实现5.1光伏并网发电系统的结构及主要技术参数本文要设计单相光伏并网逆变器，系统的输出功率设计为500波转换成正弦波；基于TI公司的TMS320F2812DSP的控制器，主要提供开关管的驱动信号，实现MPPT控制和孤岛检测，对温度、电流、电压信号进行采样，完成数字锁相（PLL,Phase-LockedLoop）及过载、短路等一些异常情况下实现与电网断开等保护功能。总结本文旨在对两级变换结构的单相光伏并网系统的前后两级进行了理论分析和实验

8、研究，在主要分析了前级的DC-DC部分的最大功率点跟踪控制方法，后级的DC-AC部分的孤岛效应检测控制方法后，开发了一套单相光伏并网逆变器样机，并应用该样机对MPPT和反孤岛检测问题进行了实验研究，实验结果表明，本文提出的用于两级变换结构的单相光伏并网逆变器的MPPT方法和孤岛检测方法是有效和可行的，并