光伏并网控制系统的研究

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1、上海大学硕士学位论文摘要由于太阳能的诸多优势使它受到人们的重视，在太阳能的多种利用形式中，光伏并网发电是其中最有前景的一种。因此，本文对并网控制的关键技术进行研究，主要包括DC—DC模块、DC．AC模块和滤波电路的结构设计、功能描述以及控制方案分析。DC．DC模块采用Boost拓扑结构，分析该电路的状态方程，并对模块输入电压采用电压反馈和PI调节相结合的控制方案。经过实验调试，表明控制方案能达到预期的性能要求，不仅调整过程超调量很小、调整时间短，而且稳态误差小，具有很好的动态、稳态性能。另外，由于DC．DC模块的另一个功能是实现太阳能电池的最大功率跟踪(MPPT)，在分析

2、太阳能电池技术特性的基础上，介绍了MPPT跟踪原理，着重分析如何调节光伏阵列的等效负载来改变光伏阵列的工作点，并给出了扰动与观察法的实现程序流程图。同时提出了单片机和专用PWM驱动芯片相结合的方案来产生MOSFET驱动信号，使实际电压能按MPPT得到的工作电压调整。光伏并网控制的关键是控制逆变输出电流，使其与电网电压同频、同相。首先推导了逆变器数学模型，采用PI调节进行闭环控制，并推导了PI参数的计算公式。其次着重介绍同步的关键技术——软件锁相环(sPLL)技术，详细分析了有限脉冲响应PLL原理，使锁相速度和超调量之间达到最优化，并结合87C196MC的功能模块给出了设计

3、方案和软件流程图。最后分析了T型滤波器的设计方法和频谱特性，实验结果表明经过该滤波器后逆变输出电流波形非常接近理想的正弦波，很好地改善了电流波形的质量，其纹波远远小于电感滤波结果。孤岛效应是光伏并网系统应用中必须防止发生的故障现象，所以本文最后还对孤岛效应进行了分析，介绍了几种常见的检测方法，主要分析了主动频率偏移法的检测原理。关键词：光伏并网控制，最大功率跟踪，软件锁相环，孤岛效应，主动频率偏移法上海大学硕士学位论文ABSTRACTThesolarenergyhasbecomeahotspotofthewholeworldbecauseofitsmanyadvantag

4、es。Ofmanyutilizingforms，鲥d·connectedphotovoltaic(PV)poweristhemostprospectiveone．Sothekeytechniquesofthegrid-connectedsystemarepresentedinthethesis，mainlyincludingthestructuredesign,functionsdescriptionandcontrolschemaanalysisofDC—DCmodule，DC-ACmoduleandfilter．Afteranalyzingthestateequati

5、onofBoostDC-DCconverter,itispresentedonecontrolschemathatcombinestheoutputvoltagefeedbackandPIadjustment．Theexperimentsshowthattheschemaearreachtheexpectantperformance．Theadjustmentisquickwithsmallovershoot，alsothesteadyerrorissmallenough．Thisprovesthatthedynamicandsteadyperformanceofthec

6、onvegteriswellenough．AstheMaximumPowerPointTracing(MPPT)isanotherfunctionoftheDC—DCmodule，basedontheintroductionofPVcharacteristics，theMPPTprincipleisgiveninthepaper,emphasizinghowto甜justtheequivalentloadtochangetheworkingpointofPV．AnditisadoptedPerturb&ObservealgorithmtorealizeMPPTandthe

7、controlflowchartisgiveninthepapertoshowhowtorealizethealgorithm．Thekeypointofthegrid—connectedPVsystemistocontrolinverteroutputcurrenttosynchronizetheutility．ThemathematicalmodeloftheinverterisderivedfirstandthefeedbackcontrolmethodwithPIregulatorisadopted．Alsothefo