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单相光伏并网系统的分析与研究

王飞

  在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,光伏利用成为世界各国争相发展的热点,光伏并网发电作为太阳能光伏利用的发展趋势,必将得到快速的发展。本文主要以单相并网系统为研究对象,对光伏并网系统进行了全面的理论分析,从并网系统的拓扑结构、控制策略、参数的选择、最大功率点跟踪以及防止孤岛效应等方面作了详细的分析和研究,主要内容有:(1) 详细分析了单相光伏并网发电系统的不同主电路拓扑结构的工作特性和工作原理。光伏并网系统中主电路参数的选择对于系统能否正常工作、系统输出电流波形质量的好坏有重要的作用。本文研究了系统直流侧和交流侧滤波器的设计思想和设计过程,推导并提供了主电路关键参数的计算公式。(2) 并网电流的跟踪控制是系统研究的关键技术之一。本文研究了单相并网系统的几种控制策略,研究分析了零电流跟踪误差的控制方法、提出了将电网电压前馈和给定电流前馈相结合,把并网系统等效成一个无源逆变系统,这样就减轻了调节器的负担,减小了噪音干扰,改善了电流波形。文中建立了系统的仿真模型,进行了仿真和实验研究。(3) 太阳电池的特性曲线有强烈的非线性,其输出功率受到结温、日照等周围环境因素的影响。本文研究了最大功率点跟踪的最常用的两种方法:扰动法和电导增量法,它们也是其它最大功率点跟踪方法研究和发展的基础。本文采用了一个基于平均功率的变步长的方法来跟踪太阳电池阵列的最大功率点,它保证了跟踪过程的稳定性和快速性,实验证明这种方法具有良好的跟踪性能。(4) 孤岛效应是光伏并网系统中必须解决的问题。本文分析了孤岛效应产生的原因和目前常用的被动和主动的检测方法。根据电网和普通负载的特点,提出了基于相位超前的孤岛效应检测方法,详细分析了这种方法的工作原理,最后进行了实验验证。研究设计了任意角度的锁相方法,通过该方法可以计算任意角度的正弦值,实现任意角度的相位超前和完成锁相功能。(5) 开发了由DSP芯片TMS320LF2407A负责实时控制、AVR芯片Atmage164负责数据采集、PC机进行远程监控的分布式控制系统。能够实现若干光伏并网装置的本地和远程监控功能,易于系统实时运行数据的显示、存储和历史数据分析,同时可以实现对系统运行参数的在线……   
[关键词]:光伏并网;最大功率点跟踪;孤岛效应;功率因素;远程监控;滤波器;逆变器
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:合肥工业大学2005年