随着全球经济的快速发展,人类社会以及人口数量的迅猛发展,当今社会面临着极为严重的环境污染和能源短缺问题,而由此世界各国也达成了有关方面的共识,即加大对能源结构的调整力度并大力发展新能源,从而有效的缓解环境污染问题。其中,太阳能光伏发电由于其自身有着可靠性高、清洁度高的特点,以其取之不尽用之不竭的优点成为各国争相研究的对象。随着光伏发电的快速发展态势,人们考虑将光伏发电并入电网以便于电能的利用同时缓解市网的负载压力通过合理的规划和控制还能够提供一定的辅助服务。本文主要设计了一种教学用光伏并网发电系统,旨在为学生提供教学实验平台,使之了解太阳能作为一种新型能源提供能量并掌握该系统的工作原理。基于对整个平台的观摩和学习,了解并熟悉掌握光伏发电系统的开发依据与安装注意事项。该系统在保证可靠性和安全性的同时,增强了实验展示效果,方便学生的学习和实践操作。本文的主要研究内容如下:(1)在对太阳能电池的工作原理进行介绍和分析的基础上,根据教学用光伏并网发电的需求确定了太阳能电池板的规格和数量以及相应的串并联走向分布图。分析了并网逆变器的相关技术指标和设计要求,确定了针对该系统的实际需求。确定了该教学用8kW光伏并网发电系统的总体设计开发方案。(2)在对DC/DC升压变换电路和三相逆变电路的工作原理和数学建模进行分析和研究的基础上,根据光伏并网系统的常规要求确定了系统总电路的硬件设计和元器件选型。给出了硬件电路和器件的选型依据,为后文的控制策略设计和实施提供硬件支持。(3)在基于光伏阵列高效率运行和并网逆变器高功率因数、直流母线电压运行稳定的要求上,提出了基于DC/DC升压变换电路的光伏阵列最大功率点追踪策略和逆变电路直流母线电压双闭环控制。采用最大功率点追踪策略可以通过对DC/DC升压变换器的调控作用进而改变光伏阵列的工作点和对应功率,使其运行在最大功率输出的状态,提高光伏发电能量利用效率;采用双闭环控制策略可以使得逆变器在输出交流电流的同时,保持直流母线电压的稳定,为前级DC/DC升压提供良好的工作环境;双闭环控制策略亦可保证较低的交流并网无功分量,提高并网的功率因数。(4)通过Matlab/Simulink平台搭建了光伏并网教学实验仿真平台,验证了所提方案的正确性和合理性;在楼顶搭建实物平台,进行相关实验,实验结果证明了设计方案的可行性和可操作性。