单相光伏并网发电系统的研究

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当今社会使用的能源主要为煤、石油、天然气等不可再生的化石能源。随着当前社会的不断快速发展,人们对能源的需求量也越来越大,使得潜在的能源危机及环境等问题日益突出,因此对新能源的开发与利用越来越迫切。太阳能作为一种储量充足、分布广泛,清洁无污染的可再生能源具有广阔的应用前景。光伏发电是太阳能应用的主要形式,其主要可以分为独立式光伏发电与并网式光伏发电。由于并网式光伏发电可以将电能直接并入电网,不需要质量笨重、不易维护的蓄电池等装置,获得了比较广泛的应用。
   本文首先对光伏发电的背景、国内外的发展状况以及并网发电系统的组成形式进行了介绍。然后对光伏并网系统中的核心部件光伏并网逆变器的拓扑结构、控制策略等相关问题进行了相应的研究,并对并网逆变器设计中输出滤波的设计以及锁相电路的实现等方面进行了分析。在研究现有最大功率点跟踪算法的基础上提出了一种改进的MPPT算法,即固定电压法结合功率前馈的电导增量法的MPPT算法,并对该算法进行了相关的分析,给出了该算法的流程图,最后使用MATLAB对其进行仿真,通过对波形的分析验证了算法的有效性,取得了良好的跟踪效果。根据对光伏并网系统的理论研究,采用S3C2440 ARM9微处理器做为主控制器,搭建了额定功率为1kW的单相光伏并网逆变器实验平台。其采用无隔离变压器的两级式结构,前级采用Boost电路实现光伏组件最大功率点的跟踪以及升压,后级电路采用全桥逆变的拓扑结构,并采用带有电网电压前馈的电压电流双环控制策略。在硬件方面对系统升压及逆变功率主电路以及电压电流等信号采集电路的设计进行了介绍,软件方面对系统的整体流程图以及最大功率点跟踪、中断、SPWM调制等方面的实现进行了介绍。基于本实验平台得出了较好的实验波形,并对实验的结果进行了分析,提出了本文需要改进的地方以及以后工作努力的方向。
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