基于DSP光伏并網(wǎng)逆變器的仿真與研究.pdf

1、隨著當(dāng)今世界正迅速地從工業(yè)化社會(huì)向低碳化社會(huì)轉(zhuǎn)化，發(fā)展綠色能源成為重大課題。太陽(yáng)能光伏發(fā)電由于其可再生性、清潔型、及取之不盡、用之不竭等特點(diǎn)，正在發(fā)展成為全世界綠色能源組成中的重要部分。我國(guó)“十二五”規(guī)劃綱要就已經(jīng)提出，要大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保、新能源等具有戰(zhàn)略性意義的新興產(chǎn)業(yè)，其中太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電就是未來(lái)新能源產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向之一。因此，本文就對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對(duì)系統(tǒng)控制算法、系統(tǒng)仿真、軟硬件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了深入的研究。

2、
　　光伏電池輸出特性由于受外界光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度的不斷變化，呈現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性特征。但在任意光照度和環(huán)境溫度下，光伏電池都存在一個(gè)特定的最大功率輸出點(diǎn)。所以要提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率，就要不斷調(diào)整光伏電池的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近，進(jìn)而能最大限度地將光能轉(zhuǎn)化為電能；因此，采取最大功率跟蹤（MPPT）技術(shù)就顯得尤為重要。本文首先詳細(xì)的研究幾種最大功率點(diǎn)跟蹤的方法，并結(jié)合兩級(jí)式光伏并網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行總體仿真分析；前級(jí)MP

3、P跟蹤，后級(jí)逆變并網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立，提高了系統(tǒng)控制的可靠性；在MATLAB/SIMULINK進(jìn)行系統(tǒng)建模仿真，分別給出了不同方法的MPPT控制，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析；系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)運(yùn)行狀態(tài)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)高效安全可靠并網(wǎng)。
　　其次鑒于大功率太陽(yáng)能光伏電站，是未來(lái)清潔能源的必然發(fā)展趨勢(shì)，因此本文同時(shí)詳細(xì)研究分析了三相并網(wǎng)逆變器的原理和控制策略。考慮到基于電網(wǎng)電壓定向的控制策略存在著不足是通過(guò)dq坐標(biāo)系中的相關(guān)電流的閉環(huán)

4、間接控制有功、無(wú)功功率，因此動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢；而且需要復(fù)雜的解耦而且對(duì)電網(wǎng)電壓存在的諧波特別敏感，從而使控制性能下降，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩。因此本文在傳統(tǒng)電網(wǎng)電壓定向的基礎(chǔ)上采用基于定頻SVPWM調(diào)制直接功率控制策略，是對(duì)瞬時(shí)有功和無(wú)功功率直接控制，無(wú)需對(duì)電流進(jìn)行坐標(biāo)變換，因此具有較好的動(dòng)、靜態(tài)響應(yīng)性能、魯棒性好。通過(guò)引入虛擬磁鏈的概念，并對(duì)虛擬磁鏈進(jìn)行估算，同時(shí)在傳統(tǒng)的虛擬磁鏈觀測(cè)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行誤差補(bǔ)償，并計(jì)算出瞬時(shí)有功、無(wú)功功率與直接功率

5、控制策略相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)交流電壓傳感器的并網(wǎng)逆變器直接功率控制。最后根據(jù)兩種控制策略的原理分別在MATLAB/SIMULINK中進(jìn)行建模仿真，并給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果分析；并且驗(yàn)證了基于虛擬磁鏈的直接功率控制的優(yōu)越性比傳統(tǒng)控制策略要好。
　　最后本文對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器的硬件電路和軟件控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是考慮到實(shí)驗(yàn)室條件不夠完善及安全因素問(wèn)題，本文對(duì)于硬件實(shí)物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇為單相非隔離型光伏逆變器。給出了主要硬件電路的原理圖，主要包括H橋

6、逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、光電隔離電路、信號(hào)采集電路以及鍵盤(pán)顯示電路等。光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，為了保證逆變器輸出的電流能夠并網(wǎng)，就需要對(duì)并網(wǎng)電流進(jìn)行頻率跟蹤和相位跟蹤。傳統(tǒng)的控制方法較為復(fù)雜，并且控制量之間存在耦合，因此對(duì)系統(tǒng)的采樣精度和控制速率要求較高。因此本文采用DDS技術(shù)不僅能夠有效地解決這些問(wèn)題，而且能夠更加準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤、相位跟蹤以及MPP跟蹤，這對(duì)于提高整個(gè)發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的安全性能和穩(wěn)態(tài)性能具有重要的意義。同時(shí)給出了系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)