基于无逆流联网技术的光伏发电并网控制系统的研究

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当今全球正面临着能源短缺以及环境的日趋恶化等问题,为了化解危机,人类迫切寻找和开发一种绿色可再生能源,而太阳能因其无污染、安全可靠、易获得、取之不尽等优点,而得到了世界各国的重视。在太阳能的利用方式中,光伏发电是主要趋势。随着电力电子技术的提高,数字化控制技术的快速发展以及太阳能光伏系统成本的不断下降,使得太阳能光伏发电从补充能源逐渐向替代能源过度,有朝一日,必定会成为全球最主要的消耗能源之一。在太阳能光伏发电系统中,光伏并网成为研究人员研究的热点。
  目前对太阳能利用的一种比较新颖的方法是无逆流光伏并网。这种并网方式属于不可调度式,系统中无储能环节蓄电池,不仅可避免废弃的蓄电池污染环境,而且还能提高光伏发电系统的利用率,保证了光伏发电系统的输出电能优先给负载供电,而市政电网作为备用电源,补充供电。若光伏并网发电系统的输出电能大于负载所消耗的电能,也不会向多家电网馈入电量,这样就不会干扰国家电网的正常稳定运行。基于上述优点,本文提出了一种基于无逆流联网技术的光伏发电并网控制系统的拓扑结构,并对系统的控制策略、硬件和软件设计进行了深入的研究。
  1、首先,对光伏发电原理进行了研究,分析了光伏发电系统结构、并网对其配电网的影响以及所涉及的关键技术;
  2、其次,研究了光伏并网系统的工作特性,详细分析了三相并网逆变器的工作原理,确定了主电路拓扑结构。在两相静止坐标系和旋转坐标系下建立了逆变器的数学模型。从逆变器的控制方式、逆变器的控制模型方面对逆变器进行了分析,确定了并网逆变器控制策略。深入研究了SVPWM的控制技术和锁相环技术;
  3、在硬件方面:首先搭建了系统的整体框架,再分别对各个部分的电路及其参数设计进行了详细说明,控制电路选用的是芯片设计了控制系统的主程序、周期中断子程序,再对中断子程序如故障检测与处理、软件锁相、A/D子程序、SVPWM子程序、保护中断子程序等进行了论述;
  4、最后利用MATLAB/SIMULINK建立系统仿真模型,通过仿真结果分析,验证了控制策略的可行性。
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