(完整版)单相光伏并网逆变器的研究40本科毕业论文41
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。
光伏发电毕业论文---光伏发电并网逆变控制器系统的设计
本科毕业论文光伏发电并网逆变控器制系统的设计THE RESERCH ON PHOTO VOLTAIC GRII-CONNECTED INVERTER题目光伏发电并网逆变控制器系统的设计学生姓名学号 200814240119系别物电系专业电气工程及其自动化届别 2011指导教师职称讲师摘要 (3)第一章绪论 (4)1.1光伏发电并网逆变器的研究背景及现状 (4)1.2光伏发电并网逆变器研究的目的 (5)第二章光伏发电并网逆变控制系统的理论分析 (7)2.1太阳能发电并网系统总拓扑图 (7)2.2逆变器的电路原理 (8)2.2.1 逆变器的电路原理 (8)2.2.2 逆变器的逆变传统技术 (8) (10)2.3 并网逆变 (11)2.3.1 电路结构 (11)2.3.2 系统的总体方案 (11)2.3.3 前级boost电路的工作原理 (11)2.3.4主电路参数的选取 (13)光伏系统最大功率跟踪的方法 (15)逆变器驱动电路 (17)第三章硬件电路 (19)第四章系统软件设计 (21)4.1 基于AT89C51的系统软件设计 (21)4.2 系统的主程序流程图 (24)4.3逆变控制程序设计 (24)4.4中断和键盘子程序设计 (27)参考文献 (31)摘要世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭，促使了对新能源的开发和发展。
具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视，各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。
其中，光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义，仅在过去五年，光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。
而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。
本文根据逆变器结构以及光伏发电阵列特点，提出了基于DC-DC和DC-AC两级并网逆变器的结构。
基于DC-DC和DC-AC电路的相对独立性，分别对DC-DC和DC-AC 进行了分析，重点分析了DC-AC的工作原理。
并网逆变控制器设计是本文的重点，包括逆变器驱动电路的设计、逆变器驱动电路的软件编程以及并网过程中直流侧欠电压、直流侧过电压、交流侧电流等硬件电路的设计。
单相光伏发电并网逆变器研究
３ 逆 变 器 的 锁 相 技 术 简介
为 了保证 电网的稳 定性 ，所有 并入 电网 的 电流都要维持固定的相位和频率 。光伏发 电 的 电量是随着光照强度而变化 的，所 以为 了保 证并网逆变器输 出电流的频率和相位与主 电网 保 持 一 致 ，就 要 用 到 并 网 逆 变 器 的 锁 相 技 术 。
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
单相光伏发 电并 网逆变器研 究
文／ 秦 太 虎
市电电压相 同频率和相位 的电流输送到 电网。 随 着全 球 能源 的 日益 匮乏， 太 阳能作 为 可再 生 能源具有 非 常 广 阔的发 展 前景 光伏 发 电并 网 逆 变 器 是 太 阳 能 并 网的 关键 部 分 ， 其 性能 的好 坏直接 关系到 整个 光 伏 发 电 并 网 系统 的 性 能 。 简 要 介
根 据 电路 的拓扑 结构 的不 同可 以将 逆变 会造成孤 岛效应 。孤 岛效应会对 电网的安全运 行造 成很 大 的危 害 ，严 重 时会 造 成用 电 设备 的 器 分为单相全桥 逆变器、三相半桥逆变器以、 三 相全桥逆 变器 以及多电平逆 变器四类。本 文 损 坏 甚 至 是 人 身 伤 害 。 反 孤 岛 效 应 的 方 法 就 是 及 时 的 发 现 并 监 所 研 究 的 为 单相 逆 变 电路 。 ’ 测 孤 岛 效 应 。 目前 ，孤 岛 效应 的 检测 方 法 分 为 单相逆 变 电路 的 电路 图为将 两个 开关 管 被 动检测法 和主动检测 法两种 。被动检 测法 是 ＶＴ１ 和 ＶＴ ３串联 ，ＶＴ ２和 ＶＴ ４串联，之后 将 通过不断监测系统的输 出来判断是否存在孤岛 串联后的两组开关管并联 ，中间连接 负载 Ｒ。 这 样 当对 开 关 管 ＶＴ １和 Ｖ Ｔ ４ 、ＶＴ ２和 ＶＴ ３同 效 应 。 主 动 检测 法 则主 动 对 电 网 系 统 的 参 数进 时开 通和关 断时 负载 Ｒ两 侧就 会产 生交流 电 行 扰 动 ，通 过监 测 电 网 的 响应 来 判 断孤 岛 效应 压。为了获得正弦波 电压 ，在每半周期 内两个 的 发 生 与 否 。
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。
单相光伏并网逆变器的研究
安全性：提高光 伏并网逆变器的 安全性，降低安 全隐患，提高用 户满意度。
提高逆变器 的效率和稳 定性
降低逆变器 的成本和体 积
提高逆变器 的智能化程 度
研究新型光 伏并网逆变 器拓扑结构
研究光伏并 网逆变器的 控制策略和 算法
研究光伏并 网逆变器的 故障诊断和 保护技术
降低生产成本，受雷击损坏
06
家庭光伏发电系统 商业光伏发电系统 工业光伏发电系统
农业光伏发电系统 公共设施光伏发电系统 交通设施光伏发电系统
效率高：单相光伏并网逆变器效率更高，可以更好地利用太阳能资源。 稳定性好：单相光伏并网逆变器稳定性好，可以更好地适应各种环境条件。 安全性高：单相光伏并网逆变器安全性高，可以更好地保障用户的安全。 成本较低：单相光伏并网逆变器成本较低，可以更好地满足用户的经济需求。
2000年代：单 相光伏并网逆 变器的商业化 应用
2010年代：单 相光伏并网逆 变器的技术升 级和优化
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单相光伏并网逆变器已经实现了高效率、高可靠性和高稳定性 逆变器技术已经能够适应各种复杂的电网环境，包括电压波动、频率波动等 逆变器技术已经能够实现对光伏发电系统的智能控制和优化调度 逆变器技术已经能够实现对光伏发电系统的远程监控和故障诊断
加强技术创新，提高逆变器 效率和稳定性
加强与光伏产业的合作，推 动产业链协同发展
加强政策支持，推动光伏并 网逆变器产业的发展
汇报人：
功率因数校正： 提高光伏并网逆 变器的功率因数， 降低谐波污染
电压控制：实现 光伏并网逆变器 的电压稳定控制， 提高电网的稳定 性
电流控制：实现 光伏并网逆变器 的电流稳定控制， 提高电网的稳定 性
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
光伏发电并网逆变器毕业论文(学术参考)
1.4
对光伏并网发电系统的研究与探索是非常有意义的，不仅在技术上可以更上一个台阶，在工程上取得经验，而且另外还能确定它在经济方面是可行的。光伏发电要是想进军到建筑市场和电力市场，那就必须发展并网光伏发电，光伏发电应用的规模只有达到了电力的规模，才能对能源的紧张和环境污染的抑制起到理想的作用。要想研究光伏并网发电系统，其重点应该落在并网发电的经济政策研究和具有商业化前景的实用技术和工业部件上。
发明了非晶硅太阳能电池
美国建成了7MW太阳能发电站
日本建成了1MW太能发电站
制定再生新能源发电与公共电力网并网法规（德国）
制定逆潮流供电与公共网并网法规（日本）
住宅用太阳光发电系统技术规程（日本）
RPS法（新能源法案）（日本）
1.3
目前我国的经济发展正处在繁荣时期，但是能源问题却是很严峻，在大多数城市中，由于现在的工厂燃烧大量的化石能源，环境恶化的趋势十分明显。由世界卫生组织（WHO）
表1-1光伏发电的历史
2000年公布，在世界上污染最严重的十个城市之中，中国占了八个，而且北京位居第七位。因此发展光伏并网发电会有助于提早解决这一问题。我国相关部门开始重视起来，国家科技部首先规划出有步骤的推进有关的科技创新研究、示范和产业化进程。在“八五”与“九五”期间，“光伏屋顶并网发电系统”已经被“国家科技公关计划”所列入，若干光伏屋顶并网发电系统示范工程分别建成在深圳和北京。现在我国仍然需要进口光伏并网发电的关键技术和设备，然而，为了面对巨大的国内需求，实现具有自我知识产权的高科技的发展相当关键，这是一个亟待解决的问题。具体的目的在光伏并网发电系统中表现在：（1）为了实现提高转换电能的质量，将太阳能光电转换组件阵列输出的直流电变化成为220V，频率为50Hz的单相正弦波，使电流与电压要有比较小的畸变率；（2）可以使系统变得更安全，如输入接反保护、输出短路保护、输出过载保护、直流过压保护、欠压保护、交流过压、“孤岛”保护。
毕业设计-单相光伏并网逆变器的控制原理及电路实现(DOC)
第一章绪论1.1 光伏发电背景与意义作为一种重要的可再生能源发电技术，近年来，太阳能光伏(Photovoltaie，PV)发电取得了巨大的发展，光伏并网发电已经成为人类利用太阳能的主要方式之一。
目前，我国已成为世界最大的太阳能电池和光伏组件生产国，年产量已达到100万千瓦。
但我国光伏市场发展依然缓慢，截至2007年底，光伏系统累计安装100MWp，约占世界累计安装量的1％，产业和市场之间发展极不平衡。
为了推动我国光伏市场的发展，国家出台了一系列的政策法规，如《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源十一五发展规划》等。
这些政策和法规明确了太阳能发电发展的重点目标领域。
《可再生能源中长期发展规划》还明确规定了大型电力公司和电网公司必须投资可再生能源，到2020年，大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例要达到3％以上。
对于这一目标的实现，光伏发电无疑会起到非常关键的作用。
当下，我国地方和企业正积极共建兆瓦级以上光伏并网电站，全国已建和在建的兆瓦级并网光伏电站共11个（2008年5月前估计），典型的如甘肃敦煌10MW 并网光伏特许权示范项目，青海柴达木盆地的1000MW大型荒漠太阳能并网电站示范工程，云南石林166MW并网光伏实验示范电站。
可以预见，在接下来的几年里，光伏并网发电市场将会为我国摆脱目前的金融危机提供强大的动力，光伏产业依然会持续以往的高增长率，光伏市场的前景仍然令人期待。
光伏并网发电系统是利用电力电子设备和装置，将太阳电池发出的直流电转变为与电网电压同频、同相的交流电，从而既向负载供电，又向电网馈电的有源逆变系统。
按照系统功能的不同，光伏并网发电系统可分为两类：一种是带有蓄电池的可调度式光伏并网发电系统；一种是不带蓄电池的不可调度式光伏并网发电系统。
典型的不可调度式光伏并网发电系统如图1-1所示。
图1-1 不可调度式光伏并网发电系统从图1-1中可知，整个并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、连接组件、计量装置等组成，对于可调度式光伏并网发电系统还包括储能用的蓄电池组。
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单相光伏并网逆变器的研究轮机工程学院摘要能源危机和环境问题的不断加剧，推动了清洁能源的发展进程。
太阳能作为一种清洁无污染且可大规模开发利用的可再生能源，具有广阔应用前景。
并且伴随“智能电网”理论的兴起，分布式电力系统正日益受到关注，光伏逆变系统作为分布式电力系统的一种重要形式，使得对该领域的研究具有重要的理论与现实意义。
论文在分析光伏逆变系统发展现状与研究热点的基础上，探讨了光伏逆变系统的主要关键技术，对直接影响光伏逆变系统的工作效率以及工作状态的最大功率点跟踪控制、光伏逆变器控制等技术进行了详细研究。
为研究光伏逆变系统，本文建立了一套完整的光伏逆变系统模型，主要包括光伏电池模块，前级DC/DC变换器，后级DC/AC逆变器，以及相应的控制模块。
为了提高系统模型的准确性及稳定性，论文设计了一种输出电压随温度光照改变的光伏电池模型，提出了一种基于Boost 升压变换器的最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，并且将正弦脉冲宽度调制技术（SPWM）应用于逆变器控制。
最后在Matlab/Simulink软件环境下搭建了光伏逆变系统的整体模型，完成系统性的实验验证。
经过仿真实验验证，所提出的光伏逆变系统设计方案正确可行，且输出达到了设计要求，为进一步实现并网功能提供了条件，具有较高的实用参考价值。
关键词：光伏电池；最大功率点跟踪；光伏逆变系统；正弦脉冲调制技术ABSTRACTWith intensify of the energy crisis and environmental problems, the development of clean energy has got a promotion. The solar energy has a broad application because of its friendly-environmental advantage and renewable property. With the proposition of the Smart Grid, Distributed Power System has earned more attention. As an important form of Distributed Power System, photovoltaic inverter system is the key of theresearch in this field.This paper discusses the key techniques of photovoltaic inverter system on the basis of analysis of development and research hotspot of PV inverter system and traverses the main techniques such as maximum power point tracking (MPPT) which has a direct influence on work efficiency and work condition and technology of PV inverter.In order to research PV inverter system, this paper builds an integral model, including PV battery model and DC/DC converter and DC/AC single phase inverter as well as corresponding control models. In order to improve the validity and the stability of the system, the paper uses a PV battery model whose output voltage changes with intensify of the illumination and the real time temperature. And this paper proposes a control method of MPPT on the basis of Boost converter and applies the Sinusoidal PWM in single phase inverter control. At last, we will build an integral PV inverter system by using Matlab/Simulink software, to get a verification and validation.Through many simulation experiments, the proposed photovoltaic inverter system design is correct and feasible. And the output indicators meet the design requirements. The system paves the road to the further implement and grid connection and has a high practical value.KEY WORDS: PV battery；maximum power point tracking (MPPT)；PV inverter system；sinusoidal pulse width control (SPWM)目录第1章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2光伏并网逆变器技术简介 (3)1.3光伏并网逆变器的国内外现状及发展趋势 (4)1.4本文主要研究内容 (6)第2章光伏并网逆变系统分析 (7)2.1逆变器拓扑结构 (7)2.2并网逆变器输入方式 (8)2.3并网逆变器的隔离方式 (9)2.4 并网逆变系统的方案及其工作原理 (11)2.4.1光伏电池的原理及数学模型 (11)2.4.2前级Boost升压电路工作原理 (14)2.4.3后级单相全桥逆变器的工作原理 (16)2.5最大功率点跟踪模块的原理及分析 (17)2.5.1最大功率点跟踪原理 (17)2.5.2 爬山法 (19)2.6本章小结 (21)第3章光伏并网逆变器的控制及实现 (22)3.1并网逆变器的SPWM技术 (22)3.1.1 SPWM调制技术原理 (22)3.1.2单相单极性SPWM逆变器 (23)3.1.3单相双极性SPWM逆变器 (24)3.2光伏并网逆变器的输出控制 (24)3.2.1并网逆变器的控制目标 (24)3.2.2并网逆变器的输出控制模式 (26)3.3并网电流闭环控制系统数学模型 (29)3.4本章小结 (32)第4章基于SPWM的并网系统MATLAB/Simulink仿真 (33)4.1单相光伏并网逆变系统的仿真 (33)4.2光伏电池模型仿真 (33)4.3并网逆变系统的仿真 (35)4.4系统仿真结果及分析 (37)结论 (38)参考文献 (38)致谢.............................................................................. 错误!未定义书签。
单相光伏并网逆变器的研究第1章绪论1.1课题背景及意义被誉为全球经济血液的能源是影响国家安全的重要因素之一，是人类社会运行和发展的基础物质条件[1]。
随着经济社会的快速发展，能源消耗急剧增长，能源危机也越来越引起人们的关注，能源危机是我国乃至全世界一个长久存在的严峻问题，它严重影响着经济的发展和环境的变化。
目前世界资源消耗在逐年递增，其特点可以用以下两点概括为：一是发达国家放慢了对能源需求的速率，而发展中国家尤其是亚太地区的却加快了对能源消费的速率。
二是在不断走向多元化的世界能源消费结构的影响下，石油的消费早在50年前就超越了能源消费量最大的煤炭，且最近几年和天然气的消耗同呈现持续上升状态。
与此同时，能源消费结构也发生了变化，不再是单一的只依靠化石燃料，潮汐能、地热、风能等可再生新能源也相继被更多更广泛地开发利用[2]。
但全球能源的消费依旧是以不可再生的化石燃料为主，这导致化石能源枯竭来临的那一天日益临近，能源使用引发的生态污染也日益加重，这将是未来继续困扰人们的一大问题[3]。
有关数据表明，世界石油总储量约为 1.15万亿桶，如不加以节制仅够利用41年。
且这种以不可再生的化石能源为主的世界能源消费结构带来的全球性的破坏力极大的能源环境问题，如酸雨、臭氧层破坏、海平面上升等，给我们的生活带来了很大的困扰。
人类面临着有限的资源和严格的环保约束，要想解决能源问题，唯一途径是借助科学的力量，将风能，地热能，潮汐能等可再生洁净能源成为能源消费结构的主导力量[4]。
我国现今正处于工业化、城镇化进程加快的时期，且正进一步扩大经济规模，对能源需求持续呈现大幅度上升趋势，但国内可利用资源相对短缺，这对能源供给形成了巨大的挑战，为缓解供求矛盾，石油天然气的需长期大量依赖进口。
如今国际局势风云变幻，我国在能源的依存等国家安全保障工作方面将面临着巨大的挑战[5]。
同时以煤为主的不可再生的能源结构在环境方面也给我国造成了很大困扰。
因此为了全面建成小康社会，应本着可持续发展的科学发展观，进一步开发、利用可再生能源尤其是太阳能,当务之急就是改变能源消费结构。
太阳辐射的能量中被地球最终接收的可达到5.4×1024焦耳，如果这些能量的十万分之一能转变为被人们方便利用的电能，就基本上能满足了目前全世界的用电需求[6]。
由此可见，利用太阳能来发电不仅可以缓解日益恶化的环境还可以从根本上解决现今能源危机。
从结构特征上看，太阳能光伏发电系统可以分为三种基本类型：独立型、并网型和混合型光伏发电系统[7]。
现今的光伏发电系统的九成装机容量采用的是并网模式，并网式光伏发电系统与独立式相比降低了成本且可减少维护工作。
全世界并网式光伏系统年在世界范围内的年增长率可25-30%，可见并网式光伏发电系统是现今开发太阳能发电的发展方向。
逆变技术是光伏并网发电技术的核心[8]。
现今的并网逆变器还需更可靠性化、更效率化、更智能化。
并网逆变器性能的改进在提高系统的效率、增强能量转化的可靠性、延长设备的寿命、降低成本等方面体现至关重要的作用[9]。