单相光伏并网发电系统逆变技术研究
单相光伏并网逆变器控制技术
图 4 中 ,G1 (s) = Kp +
Ki s
,G2 (s) = Kpwm,G3 (s) =
1 L1s+r1
,G4(s)=
1 Cs
,G5(s)=
1 L2s+r2
。
则其传递函数为:
H(s)= ig(s) = Δi(s)
G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)G5(s)
(8)
1+ G2(s)G3(s)+G3(s)G4(s)+G4(s)G5(s)
些,这样不仅容易调试,而且有利于减小系统的跟踪 误差,如图 3 所示。 图中,ΔUg 为电网扰动信号,Gg(s) 为扰动补偿器,GDSP、Ginv(s)、GLCL(s)分别为 DSP、逆变 器和滤波器的增益函数。
iref + -
GDSP + -
Gg(s) Ginv(s)
+
ΔUg - Δig(s) GLCL(s) ig
图 1 中,主电路包括光伏阵列 PV、DC / DC 变换器、 DC / AC 逆变器、LCL 滤波器及相应的控制单元[8-9]。 本文的控制思想是 在 Boost DC / DC 电 路 中 通 过 最 大功率点跟踪控制方法控制开关管的占空比,从而 跟踪光伏电池输出最大功率时的电池端电压 uc, 并 在 DC / AC 并网逆变控制中,以 i*pv 为逆变器控制的瞬 时参考电流,i*pv 是以光伏电 池 最 大 功 率 跟 踪 输 出 的 直流电流 Imax 作为其峰值,以电网电压的相位和频率 作为其相位和频率。 因此,该控制方法既能使并网 逆变器跟踪电网的频率与相位,又能向电网实时输 送最大功率,实现最大功率点跟踪;另外,为了确保 控制系统的稳定,还引入了电网电压前馈控制和滤 波电容电流内环控制的思想。 传统的逆变器是通过 LC 滤波器来衰减逆变器输出电流中存在的谐波分量,
光伏单相逆变器并网控制技术研究
光伏单相逆变器并网控制技术研究
随着我国政府大力推动新能源发展,光伏发电逐渐成为首选的可再生
能源技术。
光伏发电装置的越来越多,需要对它们进行有效控制。
光伏单
相逆变器也被广泛应用于光伏电站,但其中存在很多技术难题,比如如何
控制,需要采用哪些技术实现良好的控制效果等等。
因此,这一技术也成
为了无线发电系统最为核心的技术之一,以获得充分的能源利用率。
并网控制技术的主要内容包括:首先建立一个虚拟阻抗网络,通过控
制逆变器的输出功率来调整虚拟阻抗网络的电压,以实现实时监控电网和
光伏发电装网络的同步;其次,利用智能传感器识别和检测光伏发电系统
的异常情况,将异常情况及时上报到管控平台,实现对光伏发电系统的远
程控制;最后,利用逆变器自身的电源调节功能,当无功补偿变化较大时,调整有功功率来达到平衡。
此外,光伏单相逆变器并网控制技术还应用于电能质量改善技术,实
现电能质量改善技术的节省投资。
光伏并网逆变器的效率与性能研究
光伏并网逆变器的效率与性能研究随着环保意识的提高,人们对可再生能源的需求越来越高。
其中,光伏发电作为一种非常实用的可再生能源,日渐受到人们的重视和青睐。
然而,光伏发电需要将直流电转为交流电,并且需要将发出的电能通过电网输送到用电设备处。
这就需要逆变器的帮助,逆变器可以将直流电转换为交流电,并且将发出的电能与电网接通。
因此,逆变器的效率与性能对光伏发电的发展至关重要。
一、逆变器的效率逆变器的效率是指在将直流电转换为交流电的过程中,电能转化率的百分比。
通俗来讲,就是输入一个电流或电压,输出一个电流或电压的比率。
逆变器的转换效率是影响光伏发电系统总效率的重要因素之一,它直接影响到系统的经济性和实际运行情况。
一个高效的逆变器,可以在一定范围内提高光伏发电系统的发电能力,减少系统的损耗,使得发电和输送的效率都得到提高。
逆变器的效率主要由两部分组成,分别是静态效率和动态效率。
其中,静态效率取决于逆变器现象学参数,动态效率则取决于逆变器的响应速度和控制技术。
静态效率主要取决于逆变器的硬件设计和元器件性能。
通常情况下,硅基开关元件的静态效率高于碳化硅开关元件。
而动态效率则取决于控制策略的设计和响应速度的快慢。
二、逆变器的性能逆变器的性能主要是指逆变器转换过程中的功率波动、输出波形质量、输出电压稳定性、抗干扰能力等方面的指标。
逆变器的性能不仅直接影响到光伏发电系统的输出质量和安全稳定性,同时还直接影响到逆变器的使用寿命和维护周期。
在实际运行中,逆变器的性能指标测试主要包括以下几个方面:输入响应时间、输出电压波形失真、输出电压调节范围、电网侧防护措施等。
其中电网侧防护措施指逆变器对电网故障的响应速度和保护能力。
这对于电网的稳定性和安全性是非常重要的。
三、逆变器效率和性能的关系逆变器效率和性能是紧密关联的。
高效的逆变器设计可以提高能量转换率,同时提高输出质量和系统的稳定性。
逆变器通常采用开关电源技术,可以通过控制开关时间和频率来减小功率波动和输出波形失真,从而提高整个系统的效率和稳定性。
光伏单相逆变器并网控制技术研究
光伏单相逆变器并网控制技术研究
1.逆变器的控制策略:逆变器的控制策略是保障逆变器与电网稳定连
接的重要手段。
逆变器的控制策略包括功率控制、电流控制和电压控制等。
光伏单相逆变器的控制策略应根据电网供电要求和光伏发电系统特点进行
优化设计。
2.并网控制算法:光伏单相逆变器的并网控制算法是实现逆变器与电
网连接的关键。
并网控制算法需要考虑电网的电压和频率波动、逆变器的
响应速度和稳定性等因素,保证逆变器能够满足电网供电的要求。
常用的
并网控制算法包括电压-频率双闭环控制、电流环控制和功率控制等。
3.逆变器的安全保护功能:光伏单相逆变器并网控制技术还需要具备
安全保护功能,保障系统的安全运行。
逆变器的安全保护功能主要包括过
流保护、过压保护、过温保护和短路保护等。
通过合理的安全保护功能,
可以有效防止逆变器因外界因素或系统故障导致的损坏。
4.逆变器的故障检测和诊断:光伏单相逆变器的故障检测和诊断技术
是保障系统稳定运行的重要环节。
逆变器的故障检测和诊断技术可以实时
监测逆变器的工作状态和性能,并判断逆变器是否存在故障,并可以进行
相应的诊断和处理。
通过故障检测和诊断技术,可以及时排除故障,保证
系统连续稳定运行。
总结起来,光伏单相逆变器并网控制技术主要涉及逆变器的控制策略、并网控制算法、安全保护功能以及故障检测和诊断技术等方面。
充分掌握
和研究这些技术,可以提高光伏单相逆变器的效率和性能,保障光伏发电
系统的正常运行,并为光伏发电行业的发展提供技术支持。
单相非隔离型光伏并网逆变器中共模电流抑制的研究
关键词 光伏并网;逆变器;共模电压;共模电流;H5
1 引言 光伏并网系统中常采用带工频或高频变压器的隔
离型光伏并网逆变器,这样确保了电网和光伏系统之 间的电气隔离,从而提供人身保护并避免了光伏系统 和地之间的漏电流。然而,若采用工频变压器,其体 积大、重量重且价格昂贵;若采用高频变压器,功率 变换电路将被分成数级,使得控制复杂化,同时还降 低了系统的效率。为了克服上述有变压器的隔离型并 网系统的不足,需研究无变压器的非隔离型逆变器拓 扑。无变压器拓扑的一个突出的优点是能够提高整个 系统的效率,可达到 97~98%[1-2]。这对于发电成本较 高的光伏并网系统来说具有很大的吸引力。然而,目 前对光伏并网系统的研究大都集中最大功率点跟踪和 孤岛检测等理论研究方面[3-4],而对相关工程问题的研 究相对较少,如共模问题。本文对非隔离型单相并网 逆变器中共模电流抑制的问题进行了研究。
3.3 H5 拓扑[8-9] 在图 7 所示的带直流旁路的全桥拓扑中,S4、S2
在电网电流的正负半周分别始终导通,而 S6 始终以开 关频率调制。若将 S4、S2 和 S6 合并即 S4、S2 在电网 电流的正负半周分别以开关频率进行调制,从而省略 S6 得到图 8 所示的 H5 拓扑[8]。该拓扑是由德国 SMA 有 限公司提出且已在中国申请了技术专利。SMA 公司的 Sunny Mini Central 系列并网逆变器采用该拓扑结构, 其最高效率达到 98.1%,欧洲效率达到 97.7%[8]。
和满足:
va0 + vb0 = 定值
(6)
vL1
vL2
vg
va0
vb0
icm vcm
2)双极性调制 若采用双极性调制,对于图 2 所示的单相全桥拓
单相光伏并网逆变器的设计
单相光伏并网逆变器的设计
在设计单相光伏并网逆变器时,首先要确定逆变器的额定功率。
根据
光伏电池板的额定功率和数量,可计算出所需的逆变器功率。
此外,还需
要考虑逆变器的最大功率点跟踪(MPPT)性能,确保在不同的光照条件下
能够实时追踪光伏电池板的最大功率点,以提高系统的效率。
接下来,需要选择合适的逆变器拓扑结构。
目前常用的拓扑结构有单
级逆变器和多级逆变器。
单级逆变器结构简单,但效率较低,适用于小功
率应用;而多级逆变器结构复杂,但效率较高,适用于大功率应用。
根据
实际需求来选择适合的拓扑结构。
另外,在设计过程中还需要考虑到逆变器的控制策略。
一种常用的控
制策略是相位锁定环路(PLL)控制。
PLL控制可以确保逆变器输出的交
流电与公共电网同步,以避免发生干扰或相位不匹配。
此外,还需要考虑
到电流控制、电压控制、频率控制等方面的控制策略。
同时,逆变器的可靠性也是设计过程中需要考虑的重要因素。
在设计
中应选择可靠性较高的元件和材料,同时进行充分的散热设计,以确保逆
变器在长时间运行时不会过热受损。
最后,还需要在设计中考虑到逆变器的通信接口和监控系统。
逆变器
通常需要具备与电网通信以实现并网功能,并提供与用户的通信以方便监
控运行状态和故障诊断。
综上所述,单相光伏并网逆变器的设计需要考虑到逆变器的额定功率、拓扑结构、控制策略、可靠性以及通信接口等因素。
只有在全面考虑这些
因素的前提下进行设计,才能确保逆变器的性能和可靠性,并实现可持续
发展。
基于HPSO算法光伏并网逆变器MPPT技术研究
基于HPSO算法光伏并网逆变器MPPT技术研究随着可再生能源的迅速发展和更新技术的出现,光伏发电逐渐成为一个重要的发展方向。
墨尔本大学的研究人员在这个领域使用了HPSO算法,探索了逆变器的最大功率点跟踪(MPPT)技术,以实现在各种条件下实现最优性能。
1、光伏并网逆变器的原理光伏发电系统中,逆变器是一个非常重要的组成部分,因为它们将直流电转换为交流电,并将其发送到电网中实现共享。
逆变器必须掌握光伏系统输出功率的虚实分量,并通过控制电流和电压来保证其最佳操作。
逆变器的MPPT功能就是帮助系统找到该点,使其在不同的光照条件下都能达到最大功率输出。
2、MPPT技术的分类在实现MPPT功能方面,有各种各样的算法,其中最常见的是Perturbation and Observation(P&O)算法。
这个算法简单易懂,但是存在收敛到错误点的问题,也有其他算法,例如Fuzzy Logic Control(FLC)和Hill Climbing Search(HCS)等。
这些算法中的每一个都有其优缺点,通过研究这些算法,我们可以选择最适合特定环境的算法。
3、HPSO算法随着领域的发展,新的算法不断被引入用于光伏系统的操作效率的提高,其中包括HPSO算法。
HPSO算法是一种基于粒子群优化的算法,其基本思想是通过所有粒子的协作优化来达到全局最优解。
HPSO算法随机初始化一组粒子,然后执行对每个粒子的权重的计算。
这个过程需要让每个粒子扫描解域,同时监测所有粒子的最优解,并将其使用在进一步的搜索中,以实现更深入的优化,最终达到全局最优解。
通过使用HPSO算法对光伏逆变器进行目标功率点跟踪(PPT)的研究,与其他算法相比HPSO算法展现出许多优势。
例如,HPSO算法能够有效地避免被他处峰值或秒级短周期波动打断的问题,这是可靠和可重复的PMPT技术非常重要的因素。
4、实验为了研究HPSO算法的应用,研究人员设计了一种具有MPPT功能的光伏并网逆变器。
光伏并网逆变器控制策略的研究
光伏并网逆变器控制策略的研究1. 引言1.1 研究背景由于光伏发电系统的不稳定性和间歇性,逆变器的控制策略对系统整体性能具有至关重要的影响。
目前,虽然已经有一些传统的控制策略应用于光伏并网逆变器,但仍然存在诸多问题和局限性,如功率波动大、电压失调等。
对光伏并网逆变器控制策略的研究具有重要意义,可以提高系统的运行稳定性和效率,同时也有助于推动清洁能源的发展和应用。
本研究旨在通过对光伏并网逆变器控制策略进行深入探讨和优化设计,以实现系统的高效运行和提高发电效率。
结合实验验证和结果分析,为未来光伏并网逆变器的研究和应用提供参考和指导。
1.2 研究意义光伏并网逆变器是光伏发电系统中的核心设备,其控制策略的优劣直接影响着光伏发电系统的发电效率和运行稳定性。
研究光伏并网逆变器控制策略的意义非常重大。
合理的控制策略可以提高光伏发电系统的发电效率,最大限度地利用光伏板转换太阳能的能力。
通过优化逆变器控制策略,可以降低系统的损耗,提高系统的转换效率,从而提高光伏发电系统的整体发电量。
良好的控制策略可以提高光伏发电系统的稳定性和可靠性。
通过合理的控制策略设计,可以有效地降低系统在运行过程中出现的故障概率,保证系统的长期稳定运行,延长设备的使用寿命,降低系统维护成本。
研究光伏并网逆变器控制策略不仅有利于提高光伏发电系统的发电效率和运行稳定性,还对推动光伏发电技术的发展和应用具有重要的意义。
通过不断深入研究和优化控制策略,可以进一步完善光伏发电系统的性能,促进清洁能源的广泛应用。
1.3 研究现状光伏并网逆变器控制策略的研究现状在不断发展和完善。
目前,随着光伏发电系统规模的不断扩大和技术的不断进步,光伏并网逆变器控制策略也日趋多样化和复杂化。
传统的PI控制、PID控制等控制策略已经在实际应用中得到了广泛的应用,但在一些特定条件下存在着性能不佳,动态响应速度慢等问题。
研究人员开始着眼于改进和优化控制策略,以提高光伏并网逆变器的性能和效率。
单相光伏并网逆变器的研究
1 引 言 随 着传 统能 源 的 日益 枯 竭 , 球 面 临 严 重 的 能 全
源危 机 , 同时 , 量使用 化 石燃料 给 环境 带来严 重危 大 害 。要 解决 能源 问题 , 能依 靠 大 规 模 地 开 发 利用 只
40 0 V左 右 。最 大 功率 点 跟 踪 就 是 根据 太 阳能 电池
的伏 安 特 性 , 调节 B ot 路 的 占空 比来 调 节 太 阳 os 电 电池 的工作 电压 , 而保 证 太 阳 能 电池 板始 终 工 作 从
在 最大 功率 点处 。
2 2 DC AC 单 元 . ・
第3 2卷 第 2期
21 0 3年 4月
电 工 电 能 新 技 术
Ad a e e h oo y o e ti a g n e i g a d En r y v nc d T c n l g fElc rc lEn i e rn n e g
Vo . 2,No 2 13 . Apr 2 3 . 01
在 此基础 上 以 T 3 0 2 0 MS 2 F 4 6和 IM 为硬件 核心 , P 研制 出 了 5 W 的 实用化 产 品样 机 , 场运行 结果 k 现
表 明所提 出的控 制方 ;光伏 并 网 ;最大功 率 点跟踪 ; 孤 岛效应 逆 反
单 相 光 伏 并 网逆 变 器 的研 究
李 练 兵 ,王 同广 ,孙 鹤 旭
( 河北 工业 大 学控 制 学 院 , 津 3 0 3 ) 天 0 10 摘 要 : 绍 了单 相 并 网逆 变 器的软硬 件控 制 回路 , 介 包括 两级 式 单相 光 伏 系统拓 扑 结构 和 最 大功 率
单相光伏并网逆变系统的设计
De in o n l— h s o o ot i n e t rS se sg fSige P a e Ph t v l c Iv r y t m a e
HU Ta —o , S NG T osn Y Hu- n, C N — n iny u O a — g, U i u HE Ai o g o j l
C e g u6 3 h n d 1 7 1,C ia 1 hn )
Absr c :A i ge p a e p oo ot i n etrs se o d ot g n u a g s d sg e ta t sn l h s h t v lac i v re y t m fwi e v l e i p tr n ewa e in d. F rg i o n ci g,t e a o rd c n e tn h d ot g f t e n e tr mu t e ih r t n t e mp i e f gi v la e c v la e o h i v re s b h g e ha h a lt o rd otg wh c e tis h o t u oaa e f PV ud ih r srt te u p t v lt g o mo u e . T e s se i o told b h P. Th o g h otg n u r tme s r me tcr u ta d t e g i otg d ls h y t m s c nr le y t e DS r u h te v la e a d c r en a u e n ic i n h rd v la e z r rs i g d tc in crui,t e o t u u rn n h rd v l g rd a e o h a t h  ̄e e e n h s . e o c o sn ee t ic t h u p tc re ta d t e gi ot e g i r fte s me wih t e o a qu n y a d p a e
单相光伏并网逆变器的分析
单相光伏并网逆变器的分析[摘要]伴随能源危机日益严重化,为更好地摆脱这一困境,便需积极开发及运用更多的绿色能源。
目前太阳能已被有效应用至光伏并网的发电领域,而并网式逆变器则属于其中的一个重要装置。
为更好地实现对光伏并网的逆变器有效控制。
本文主要对单相的光伏并网逆变器整个系统设计开展深入研究,期望为今后更好地开展此方面设计优化及其应用研究提供有价值的指导或者参考。
[关键词]光伏并网;单相;逆变器;前言:伴随新能源科技持续地进步发展,对光伏并网逆变器提出更高的设计应用要求,为更好地落实光伏并网逆变器相关设计开发及其应用工作,对单相光伏并网逆变器开展综合分析,有着一定的现实意义和价值。
1、光伏式逆变器光伏式逆变器,属于太阳能的光伏发电当中所应用一种逆变器,能够把太阳能电池所产生直流电,经电力电子式变换技术,促使其被转换成为可以直接并网及负载的相应交流能量,属于光伏系统当中重要部件[1]。
在一定程度上,光伏并网逆变器属于光伏电池和电网重要的一个接口装置,把光伏电池电能有效转换成为交流电能后,传输至电网当中,对于光伏并网整个发电系统所起到作用较为突出。
2、系统设计2.1在总体构思层面单项光伏并网逆变器,内含信号采样、L滤波、逆变器的驱动、硬件控制等电路,还有DSP单元、隔离变压装置、辅助电源等。
硬件控制当中的电路属于系统最为重要的构成部分,硬件电路实际运行期间所产生相应的SPWM波,可以持续驱动着IGBT,以至于PID实现有效调节[2]。
PID单元在功能上,以锁相为主,其可针对电网电压予以采样输出,与电压呈正弦波实现向着至硬件的控制电路同步传送。
针对采样电路,其以电压电流相应霍尔传感系统装置为基础,有效采集电力电压和并网的电流;针对驱动电路,其能够加工处理好硬件控制相应电路实际输出的信号,对IGBT产生一定的驱动作用;针对滤波电路,则设为单电感形式的滤波。
为能够让逆变器实现有效地并网运行,便需基于电压源位置电流控制,有效控制逆变器实际所输出的电流,并实现对电压相位与其频率的跟踪控制,呈正弦形式持续输出幅值,并网总体功率因数将得以提高,相位与其频率控制整个过程相对简单,以硬件电路为基础,能够实现快速的速度控制操作响应,且能够更好地发挥DSP系统功能。
光伏单相逆变器并网控制技术研究论文(含中英文翻译)
本科毕业设计(论文)单相逆变器并网技术研究本科毕业设计(论文)单相逆变器并网技术研究摘要随着“绿色环保”概念的提出,以解决电力紧张,环境污染等问题为目的的新能源利用方案得到了迅速的推广,这使得研究可再生能源回馈电网技术具有了十分重要的现实意义。
如何可靠地、高质量地向电网输送功率是一个重要的问题,因此在可再生能源并网发电系统中起电能变换作用的逆变器成为了研究的一个热点。
本文以全桥逆变器为对象,详细论述了基于双电流环控制的逆变器并网系统的工作原理,推导了控制方程。
内环通过控制LCL滤波中的电容电流,外环控制滤波后的网侧电流。
大功率并网逆变器的开关频率相对较低,相对于传统的L 型或LC 型滤波器,并网逆变器采用LCL 型输出滤波器具有输出电流谐波小,滤波器体积小的优点,在此基础上本系统设计了LCL滤波器。
本文分析比较了单相逆变器并网采用单闭环和双闭环两种控制策略下的并网电流,并对突加扰动情况下系统动态变化进行了分析。
在完成并网控制系统理论分析的基础上,本文设计并制作了基于TMS320LF2407DSP的数字化控制硬件实验系统,包括DSP 外围电路、模拟量采样及调理电路、隔离驱动电路、保护电路和辅助电源等,最后通过MATLAB仿真软件进行验证理论的可行性,实现功率因数为1的并网要求。
关键词并网逆变器;LCL滤波器;双电流环控制;DSP本科生毕业设计(论文)AbstractWith the concept of”Green and Environmental Protection”was proposed.All kinds of new energy exploitation program are in the rapid promotion,which is in order to solve the power shortage,pollution and other issues.It makes exploring renewable energy feedback the grid technology has a very important practical significance.How to deliver power into the grid reliably and quality is an important problem,the inverter mat Can transform the electrical energy in the system of the renewable resource to be fed into the grid is becoming one of the hot points in intemational research.Based on the bridge inverter the analysis of the working principle and the deduction of the control equation have been presented. The strategy integrates an outer loop grid current regulator with capacitor current regulation to stabilize the system. The current regulation is used for the outer grid current control loop. The frequency of switching is slower in the high power grid-connected inverter. Compared with tradition type L or type LC, output filter and output current‟s THD of type LCL are all smaller.So on this basis, the system uses the LCL filter. This paper compares the net current of the single-phase inverter and net single loop and double loop under two control strategies, and the case of sudden disturbance of the dynamic change of the system.In complete control system on the basis of theoretical analysis, design and production of this article is based on TMS320LF2407DSP‟s digital control hardware test system, including the DSP external circuit, analog sampling and conditioning circuit, isolation, driver circuit, protection circuit and auxiliary power, etc., via MATLAB software to validate the feasibility of the theory. Achieve power factor is 1 and network requirements.Keywords Grid-connected inverter;LCL filter; Double current loop control;DSP目录摘要......................................................... III Abstract ...................................................... II 第1章绪论. (1)1.1国内外可再生能源开发的现状及前景 (1)1.1.1 可再生能源开发的现状及前景 (1)1.1.2可再生能源并网发电系统 (3)1.2并网逆变器的研究现状及趋势 (4)1.3本文的结构及主要内容 (6)第2章单相并网逆变器总体设计 (8)2.1并网逆变器组成原理及主体电路硬件设计 (8)2.1.1 系统逆变主体电路拓扑结构及原理 (8)2.1.2 系统主体电路参数设计 (9)2.2逆变器的SPWM调制方式分析 (10)2.3LCL滤波器的设计 (14)2.3.1 利用隔离变压器漏感确定LCL滤波 (14)2.3.2 LCL滤波器数学模型及波特图分析 (15)2.3.3 LCL滤波器的参数设计 (16)2.4并网控制策略的提出 (18)2.4.1 电流型并网模型分析 (18)2.4.2 几种控制方法分析 (20)2.4.3 使用双电流闭环控制策略 (23)2.5本章小结 (25)第3章系统仿真及结果分析 (26)3.1单相逆变器开环仿真 (26)3.2单相逆变器并网单闭环仿真分析 (27)3.3基于双电流环的单相逆变器并网仿真分析 (28)3.4突加扰动时系统动态分析 (29)3.5本章小结 (31)第4章数字化并网控制系统硬件设计 (32)4.1基于DSP的并网控制系统整体设计 (32)4.2系统电路设计 (33)4.2.1 DSP外围电路设计 (33)4.2.2 模拟信号采样电路 (34)4.2.3 隔离、驱动电路 (36)4.2.4 多功能控制电源设计 (37)4.2.5 保护电路设计 (38)4.3本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (42)附录1 (43)附录2 (52)附录3 (59)第1章绪论第1章绪论1.1 国内外可再生能源开发的现状及前景1.1.1可再生能源开发的现状及前景自20世纪50年代以来,随着经济活动的增加,世界能源消耗急剧上升,世界能源消耗增长了20倍。
弱电网条件下单相光伏并网逆变器的控制研究
陷 , 采用基于 S G 可 O I的软 件 锁 相 技 术 , 以快 速 精
确 地 获取 电 网 电压 频 率 、 幅值 及 相 位 信 息 , 现 并 实 网逆 变 器 的单 位 功 率 因数 运 行 .避 免 了过 零 点 振
一
并 网 逆 变 器 系 统 结 构 如 图 2所 示 .系 统 直 流 侧 由太 阳 能光 伏 阵列 经 D / C升 压 电路获 得 。逆 CD
变 桥 输 出经 过 L L滤 波 器 连 接 到 电 网上 , T , T C V ,V 2 是 工 频 调 制 , T, T 是 高 频 调 制 。由于 开 关 频 率 V 3V 4 (6k z 远 高 于 电 网频 率 , 1 H ) 因此 , 便 于 分 析 , 为 忽 略开 关 动 作 对 系 统 的 影 响 . P 将 WM 逆 变 单 元 近 似 为一 增 益 环 节 K , 略滤 波 电感 和 电容 的 寄生 电 一 忽 阻 。逆 变 器 输 出 电流 反 馈 控 制 是采 用 逆 变 器 输 出 电流 作 为 反 馈 控 制 量 来 实 现 对 i的 间 接 控 制 , 图 3示 出控 制 框 图 。
图 5 基 于 S G 的 正 交 信 号 发 生 器 O I
F g t o o a in lg n r tr b s d o OGI i .5 Or g n l s a e e ao a e n S h g
中 图分 类 号 :M 6 T 44 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 0 10 2 1 )5 0 3 — 3 10 — 0 X(0 2 0 — 0 6 0
S u y o n r ln i ge-h s h t v l i i -o n ce n e tr t d f Co t ol g a S n l・ a e P o o ot c Grd— n e td I v re i p a c O p r t g i e k Grd e a i n a W a i n
单相光伏并网逆变器无功补偿技术研究
2 ( ) 1 3 年 1 月
v01 . 1 2No 1 J a n. 2O1 3
单 相 光 伏 并 网 逆 变 器 无 功 补 偿 技 术 研 究
王 成 波
( 盐 城 纺 织 职 业技 术 学 院 机 电 工 程 系 , 江 苏 盐城 2 2 4 0 5 5 )
摘 要 : 介 绍了双 B o o s t 型 高性 能单 相 光伏 并 网 逆 变 器 , 分 析 了其 工作 原理 和 关键 技 术 , 提 出 带 前 馈 双 闭 环 的 控 制 方
法, 实现 并 网发 电的 同 时 , 对 电 网的 无 功 作 了相 应 的补 偿 。基 于 P S I M 仿 真 软 件 建 立 系统 的 仿 真模 型 , 证 实 了 所 提 出
器 输 出 电压 的 幅值 和 相 位 发 生 改 变 ( 即 3 ( b ) 中 的 + 0 2
偿 技术的仿真研 究 , P S I M 是 趋 向 于 电 力 领 域 的 仿 真 应 用 软 件 , 基于 P S I M6 . 0软 件 建 立 的 控 制 系 统仿 真 模 型 。 当t :0 . 0 2 s , 出现 感 性 无 功 , 并 网电流 的波形 如 图 5 ( a ) 所示 , 当t 一0 . 0 2 s , 出现容性 无功 , 并 网 电 流 的 波 形 如
图 5 (b ) 所示 , 从 波 形 中 可 以看 出 并 网 电 流 能 完 全 跟 踪 指
等于 3 ( a ) 中的 0 ) ; 同理 , 若 电网中存在感 性无功 电流 , 如 3 ( c ) 所示 , 此 时 使 开 关 管 Q4 、 Q5 、 Q6 、 Q7 、 Q8关 断 , Q3按
无 功 补 偿 技 术 的 可行 性 。
新颖单相光伏并网逆变系统的仿真研究
太 阳能 作 为一种便 捷 和新 型 的可再 生 能源在 最 近几 年得 到 了广泛 的应用 。相 对 于其它 能源 而
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新 颖 单 相 光 伏 并 网逆 变 系统 的 仿 真研 究
张 天 瑜
( 锡 市 广 播 电视 大 学 机 电工 程 系 ,江 苏 无 锡 无 241 ) 1 0 1
摘 要 :针对 小 功率光伏 并 网发 电 系统 , 出一种 基 于 数 字信 号 处理 器 控 制 的新 颖 单 相 光伏 提 并 网逆 变 系统的设 计 。根据 系统 的结构 和控 制 原理 , 计 出最 大功 率 跟 踪算 法和 锁 相 环 的软 设 件设计 流程 图。仿 真和 实验 的结果 表 明 , 网 电流 与电 网 电压基 本 同频 同相 , 网系统 的功 率 并 并
光伏发电系统的并网控制技术研究
光伏发电系统的并网控制技术研究引言:光伏发电系统作为一种清洁、可再生的能源发电方式,近年来得到了广泛的关注和应用。
然而,光伏发电系统并网过程中存在着一系列的技术问题,如并网电压调节、电流控制、功率平衡等。
为了解决这些问题,研究人员们积极探索并开发了一系列的并网控制技术,以实现光伏发电系统的高效、稳定运行。
一、光伏发电系统的基本原理光伏发电系统是通过光伏电池将太阳辐射转换为直流电能,再通过逆变器将直流电能转化为交流电能,并与公共电网进行并网连接。
其基本原理包括光伏电池的光电转换、逆变器的功率转换和与电网的电能交换。
在光伏电池的光电转换过程中,光伏电池吸收太阳辐射能,将其转化为电能。
这一过程中需要注意控制光伏电池的输出电压和电流,以充分利用太阳能资源,实现最大功率输出。
逆变器作为光伏发电系统的核心装置,其功能是将直流电转换为交流电,并与电网进行并联。
逆变器的并网过程中需要考虑到并网电压、频率以及功率因数等因素,以满足电网的稳定运行要求。
光伏发电系统与电网的电能交换是通过并网装置和电网测控装置来实现的。
并网装置用于控制光伏发电系统的并网状态,保证其与电网的连接稳定可靠。
电网测控装置则用于监测光伏发电系统的运行状况,并对其进行远程控制和管理。
二、光伏发电系统并网控制技术的研究现状光伏发电系统的并网控制技术是提高系统运行效率和可靠性的重要手段。
近年来,研究人员们在这一领域进行了广泛的探索和研究,取得了一系列的重要进展。
1. 并网电压调节技术光伏发电系统的并网电压调节是实现系统与电网能够稳定连接的关键技术之一。
研究者们通过对逆变器的控制方式、控制算法的优化以及电压传感器的设计等方面进行了探索,实现了对并网电压的精确控制。
2. 电流控制技术光伏发电系统的电流控制是保证系统安全运行的重要环节。
研究人员通过对逆变器开关频率的控制、电流检测与保护装置的设计优化等手段,实现了对光伏发电系统输出电流的精确控制和保护。
3. 功率平衡技术光伏发电系统在与电网并网时,需要保证其输出功率与电网负荷之间的平衡。
《2024年单相光伏发电并网系统的研究与设计》范文
《单相光伏发电并网系统的研究与设计》篇一一、引言随着社会对可再生能源的日益重视和科技的不断进步,单相光伏发电并网系统逐渐成为绿色能源领域的研究热点。
单相光伏发电并网系统不仅能够有效利用太阳能资源,减少对传统能源的依赖,还能为电网提供稳定的电力支持,具有显著的经济效益和社会效益。
本文旨在研究单相光伏发电并网系统的设计原理、关键技术及其应用,为光伏发电技术的发展和应用提供理论支持和实践指导。
二、单相光伏发电并网系统概述单相光伏发电并网系统主要由光伏电池板、直流汇流箱、逆变器、滤波器、变压器等组成。
其中,光伏电池板是太阳能转换为直流电的核心部件,直流汇流箱则用于集中和保护光伏电池板输出的电流。
逆变器将直流电转换为交流电,并通过滤波器和变压器与电网相连,实现并网发电。
三、系统工作原理与关键技术(一)工作原理单相光伏发电并网系统的工作原理主要包括光伏电池板的电能转换、直流电的汇集与处理、交流电的输出与控制等环节。
在光照条件下,光伏电池板将太阳能转换为直流电,经过直流汇流箱的集中和保护后,送入逆变器进行转换。
逆变器将直流电转换为符合电网要求的交流电,并通过滤波器和变压器与电网相连,实现并网发电。
(二)关键技术1. 最大功率点跟踪技术:通过实时监测光伏电池板的输出功率,自动调整工作点,使系统始终运行在最大功率点附近,提高发电效率。
2. 逆变器控制技术:通过精确控制逆变器的开关过程,使输出的交流电符合电网要求,实现高效、稳定的并网发电。
3. 滤波器设计技术:合理设计滤波器的参数和结构,减小谐波对电网的影响,保证并网电能质量。
4. 防孤岛保护技术:在电网故障或失电时,迅速检测并采取措施,防止孤岛效应的发生,保障系统安全。
四、系统设计与优化(一)系统设计单相光伏发电并网系统的设计需根据实际需求和安装环境进行。
首先需确定光伏电池板的数量和规格,根据负载需求和光照条件进行合理布局。
其次需选择合适的逆变器、滤波器和变压器等设备,确保系统能够高效、稳定地运行。
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中图分类号: TM46 单位代号:10280 密 级: 学 号:10721090硕 士 学 位 论文 SHANGHAI UNIVERSITYMASTER ’S DISSERTATION作 者 宋树伟学科专业电力电子与电力传动导 师 阮 毅 教授完成日期 二零一三年一月上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合上海大学硕士学位论文质量要求。
答辩委员会签名:主任:委员:导师:答辩日期:原创性声明本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。
除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。
参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
密级:保密期限:签名:日期:本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。
(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名:导师签名:日期:上海大学工学硕士学位论文单相光伏并网发电系统逆变技术研究姓名:宋树伟导师:阮毅教授学科专业:电力电子与电力传动上海大学机电工程与自动化学院2013年01月A Dissertation Submitted to Shanghai University for theDegree of Master in EngineeringThe Research of Inverter for Single Phase Photovoltaic Grid-connected generation systemMA Candidate:Song ShuweiSupervisor:Prof. Ruan YiMajor:Power Electronics & Electrical DrivesSchool of Mechatronic Engineering and Automation,Shanghai UniversityJanuary, 2013摘要太阳能作为可再生清洁能源,在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,逐渐成为全世界范围内的热点能源之一。
光伏发电作为利用太阳能的主要技术,成为近几年来的热门研究技术之一,光伏并网逆变技术是整个光伏发电系统的核心,其好坏关系到光伏系统的利用率、可靠性和供电质量。
论文以单相光伏并网逆变技术为研究对象,对光伏并网系统拓扑结构、光伏并网功率解耦控制方法、单相脉冲宽度调制方法、光伏系统最大功率点跟踪方法等问题进行了深入研究。
光伏电池是光伏并网发电的关键部分。
论文分析光伏电池原理和输出特性,在此基础上建立光伏电池的仿真模型。
拓扑结构是光伏并网逆变器的关键部分,它直接关系着并网系统的效率和成本。
论文在分析多种拓扑结构的基础上,提出了一种带隔离变压器的两级式光伏并网发电拓扑结构,并对其主电路的工作原理和控制策略作了理论分析。
借鉴三相光伏并网功率解耦控制原理,在单相光伏并网系统中,通过虚拟一相构造空间电压矢量,实现了按电网电压定向的电压闭环及有功电流、无功电流闭环的单相功率解耦控制策略。
论文详述单相SVPWM调制技术原理,并建立仿真模型验证了所设计控制方案的可行性。
在分析当前各种最大功率跟踪算法的基础上,提出一种基于占空比直接控制的最大功率点跟踪方法,通过直接改变变换器的占空比来控制光伏电池输出的功率,并通过建立仿真模型验证了该方法能有效提高系统跟踪速度、跟踪精度及稳态工作时的精度。
根据所设计的光伏并网拓扑结构和功率解耦控制策略,进行相应的控制回路和主回路的硬件设计,搭建基于英飞凌公司XC2785型号单片机的实验平台,编写控制程序和上位机控制界面,对系统进行调试。
实验结果验证了所设计控制方法的可行性。
关键词:单相光伏系统,并网逆变器,功率解耦,最大功率点跟踪ABSTRACTWith the increasing serious energy crisis and the global environmental pollution, The Solar energy as a renewable clean energy is becoming the most promising renewable energy. As the main technology which uses of solar energy, in recent years The Photovoltaic power generation become the hot research techniques, As the whole Photovoltaic power generation system of the core, Photovoltaic grid inverter technology 's stand or fall relationship to the utilization of photovoltaic system, reliability and quality of power supply.Taking single-phase photovoltaic grid inverter technology as the research object, photovoltaic grid system topology structure, photovoltaic grid power decoupling control method, single phase pulse width modulation method, photovoltaic system maximum power point tracking methods were studied in the thesis.Photovoltaic cell is the key part of the photovoltaic grid generation, the principle and output characteristic of photovoltaic battery were analyzed, and the battery simulation model of photovoltaic were established in the thesis.As the key part of the photovoltaic grid inverter, The topological structure directly relates to the grid system efficiency and cost. Based on analyzing a variety of topological structure , one belt isolation transformer of the two stage type photovoltaic grid generation topology structure was proposed, and the circuit principle of work and control strategy main electric were analyzed.Reference the decoupling control principle of three-phase photovoltaic grid power, through the virtual grid voltage and current ,the single-phase power decoupling control strategy which have voltage loop and active current and reactive current closed-loop according to the power grid voltage oriented are designed in single phase photovoltaic grid system. The single-phase SVPWM modulation technology principle is expatiated, and the simulation model is established to validate the feasibility of the control scheme.Based on the analysis of the current most power tracing algorithm, The direct duty ratio control of maximum power point tracking method is puts forward in the thesis, through change the duty ratio of converter directly to control the output power of photovoltaic battery, and through the establishment of simulation model validation of the method can effectively improve the system tracking speed, tracking accuracy and the precision of the steady work.According to the design of the photovoltaic grid topology structure and power decoupling control strategy, the corresponding control circuit and main circuit hardware were designed, and experiment platform was built based on XC2785 of the infineon company. Write control program and overriding control interface, and the system debugging. The experiment results show the feasibility of the control method.Keywords: single phase PV system, grid inverter, Power decoupling, MPPT目录摘要 (V)ABSTRACT ................................................................................................................. V I 目录. (VIII)第一章绪论 (1)1.1课题研究背景和意义 (1)1.2光伏并网发电在国内外发展现状 (3)1.3光伏并网发电技术研究现状介绍 (5)1.3.1光伏发电系统分类 (5)1.3.2光伏并网发电系统电路拓扑研究现状 (6)1.3.3光伏并网系统控制方法研究现状 (7)1.4论文主要研究内容 (8)第二章光伏电池模型 (10)2.1引言 (10)2.2光伏电池模型分析 (10)2.2.1光伏电池原理及分类 (10)2.2.2光伏电池等效电路 (11)2.2.3光伏电池输出特性 (13)2.3光伏电池数学建模 (14)2.4小结 (16)第三章光伏并网发电系统 (17)3.1光伏并网发电系统的主电路拓扑 (17)3.2DC-DC变换电路 (19)3.3光伏并网逆变器控制策略分析 (21)3.3.1三相功率解耦控制原理简介 (21)3.3.2单相功率解耦控制原理及实现 (22)3.3.3单相SVPWM技术原理及实现 (25)3.3.4单相并网逆变器控制系统仿真建模 (28)3.4小结 (30)第四章最大功率点跟踪 (31)4.1常用的MPPT控制方法 (31)4.2基于占空比控制的MPPT方法可行性分析 (34)4.3光伏电池MPPT仿真研究 (37)4.3.1电导增量法仿真分析 (38)4.3.2直接占空比控制法仿真分析 (39)4.4小结 (41)第五章光伏系统电路设计 (42)5.1引言 (42)5.2光伏系统主电路参数及实验装置 (42)5.3系统硬件结构设计 (44)5.3.1供电及升压电路 (44)5.3.2XC2785单片机及外围电路设计 (45)5.3.3PWM信号处理及驱动电路的设计 (48)5.3.4电流与母线电压检测电路 (51)5.3.5DA显示电路 (53)5.3.6故障保护电路 (53)5.4系统软件设计 (54)5.4.1XC2785单片机资源分配 (54)5.4.2系统下位机控制程序设计 (55)5.4.3上位机控制程序设计 (61)第六章实验结果 (63)6.1实验结果及分析 (63)6.2实验结论 (65)第七章总结与展望 (67)7.1工作总结 (67)7.2工作展望 (67)参考文献 (69)作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文 (73)致谢 (74)第一章绪论1.1课题研究背景和意义能源是人类社会存在和发展的物质基础。