毕业论文(设计)单相光伏并网发电系统关键技术的研究.pdf
《毕业论文(设计)单相光伏并网发电系统关键技术的研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业论文(设计)单相光伏并网发电系统关键技术的研究.pdf(84页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要太阳能的大规模开发和有效利用将成为解决当今全球能源短缺和环境污染问题的重 要手段,而光伏并网发电系统作为实现太阳能高效、清洁利用的关键,凭借其高效率、高 可靠性以及优越的控制性能,已经越来越多的受到国内外研究学者的关注。本文在总结、分析国内外光伏并网发电系统研究现状的基础上,通过构建一个单相光伏并网发电系统平 台,对其若干关键技术进行了研究。实现了包括最大功率点跟踪(MP P T)、孤岛检测、单位功率因数输出(Unity P ower Factor)以及高效率、高增益LLC谐振变换器等功能,并 重点对比研究了传统L型输出滤波器和LCL型输出滤波器对抑制并网电流的高次
2、谐波分 量,降低其总谐波失真(Total Har monics Distor tion,THD)的效果。首先,论文对国内外光伏并网发电系统的市场前景以及研究现状进行了总结,并对其 中若干个研究领域进行了简要的分析。其次,论文提出了单相光伏并网发电系统的结构原理图以及系统控制框图,对若干关 键技术进行了详细的研究。其中,通过变步长扰动观察法实现了对模拟光伏电池最大功率 点(MP P)的快速、有效跟踪;采用全桥LLC谐振变换器结构将模拟光伏电池较低的输出 电压升压到较高的直流母线电压,并凭借其自身电路结构特点以及谐振参数、工作点的优 化设计实现了变压器原边主功率管的零电压开通(Zer o-volt
3、age Switching,ZVS)和变压器 副边整流二极管的零电流关断(Zer o-cur r emSwitching,ZCS);采用过电压/欠电压、高频/低频检测的无源孤岛检测技术实现了单相光伏并网发电系统对孤岛现象准确、快速的检 测;通过数字同步鉴相技术,对电网电压的正向过零点进行检测,从而实现了电网电压与 并网电流的同频同相即单位功率因数输出。通过对控制系统进行建模和稳定性分析,论文 重点对比研究了传统L型输出滤波器与LCL型输出滤波器对抑制并网电流高次谐波的效 浙江大学硕士学位论文摘要果。根据系统的伯德图,基于LCL型输出滤波器并网电流单闭环控制系统可以在采用更小 的滤波参数的条件下
4、实现比传统LC滤波器更好的对并网电流高次谐波的衰减,但LCL型输 出滤波器是无阻尼3阶系统,容易发生谐振,故需要在电容支路串联适当的电阻以增加系 统的阻尼,消除系统的振荡,提高系统的稳定性。此外,LCL型输出滤波器还可以采用电 容电流闭环增加系统的阻尼,进而构成并网电流电容电流双闭环控制系统。这样,不但能 够在不引入多余损耗的前提下有效抑制系统振荡,提高系统的稳定性,而且具有更好的抑 制高次谐波的效果,其性能通过Matlab/SIMULINK仿真得到了验证。最后,论文在对上述光伏并网发电系统关键技术研究的基础上,通过该实验平台验证 了最大功率点跟踪(MP P T)、高效率LLC谐振变换器、孤岛
5、检测、数字鉴相以及LCL输 出滤波器等多项关键技术的性能,进而最终验证了单相光伏并网发电系统的可行性。关使词:单相光伏并网发电系统;最大功率点跟踪(MP P T);孤岛检测;全桥LLC谐振变换器;数字同步鉴相;LCL型输出滤波器浙江大学硕士学位论文AbstractAbstractNowadays,global ener gy shor tage and envir onment pollution could be effectively solved by the lar ge-scale exploitation and efficient utilization of solar ene
6、r gy.As the k ey point to achieve high-efficient and clean utilization of solar ener gy,the photovoltaic(P V)gr id-connected gener ation system has been paid mor e and mor e attention to by r esear cher s at home and abr oad by vir tue of its high efficiency,favor able r eliability and excellent con
7、tr ol char acter istics.Based on summar ization and analysis about the status q uo of r esear ches on photovoltaic(P V)gr id-connected gener ation system,an exper imental platfor m involving single phase photovoltaic(P V)gr id-connected gener ation system is built and sever al cr ucial techniq ues o
8、f it ar e r esear ched.Maximum power point tr ack ing(MP P T),islanding detection,unity power factor output,high-efficient high gain LLC r esonant conver ter and so for th ar e r ealized successfully.The effects of attenuating high fr eq uency har monics of gr id-connected cur r ent and r educing th
9、e total har monics distor tion(THD)of that ar e compar ed,emphasized and accomplished between L output filter and LCL output filter.Fir st,the mar k et pr ospect and status q uo of r esear ches on photovoltaic(P V)gr id-connected gener ation system ar e summar ized and at the same time,some r elativ
10、e fields involving that ar e analyzed br iefly.Then,the str uctur al schematic diagr am and contr ol block diagr am of single phase photovoltaic(P V)gr id-connected gener ation system ar e posed r espectively.Of cour se,sever al cr itical techniq ues about it ar e investigated in details.The r apid
11、and effective tr ack ing of maximum power point(MP P)in photovoltaic(P V)ar r ays can be achieved thr ough per tur bation&obser vation(P&O)algor ithm with var iable size.The lower output voltage fr om photovoltaic(P V)ar r ays will be boosted up to higher voltage level in DC bus for gr id-connected
12、application by lull-br idge LLC r esonant conver ter.With optimized designs of r esonant par ameter s and oper ating point other than r esonant conver ter s char acter istics itself zer o-voltage switching(ZVS)of main power devices in pr imar y side of tr ansfor mer and zer o-cur r ent switching(ZCS
13、)of r ectifier diodes in secondar y side of tr ansfor mer will be obstained.The exact and r apid detection aiming at islanding phenomenon will be r ealized by under-voltage/over-voltage,in浙江大学硕士学位论文Abstracthigh-fr eq uency/low fr eq uency method which is one k ind of passive detection techniq ues.Wi
14、th the help of digital synchr onized phase detection which is to detect positive zer o-cr ossing of gr id voltage,the same fr eq uency and phase between gr id voltage and gr id-connected cur r ent can be ensur ed.That is unity power factor output.Last but not least,system modeling and stability anal
15、ysis of L output filter and LCL output filter ar e pr esented and accor ding to these,the effectiveness of r estr aining high fr eq uency har monics of gr id-conneceted cur r ent is r esear ched.Compar ed with tr aditional LC output filter,better per for mances in r eduction on values of filter par
16、ameter s and attenuation of high fr eq uency har monics in close-loop contr ol system with gr id-connected cur r ent of LCL output filter ar e demonstr ated thr ough exper iments.However,LCL output filter is a thir d or der system without damping and easy to r esonate.Thus an additional r esistance
17、in ser ies with capacitor is needed to incr ease damping,eliminate r esonance and r aise stability of the system mentioned above.Meanwhile,the damping of contr ol system could also be incr eased thr ough capacitor cunent close-loop.In dual close-loop contr ol system with gr id-connected cur r ent an
18、d capacitor cur r ent in LCL ouput filter,not only r estr ained r esonance and incr eased stability could be achieved without any dispensible losses but also lar ger attenuation towar ds high fr eq uency har monics will be r ealized which ar e ver ified by Matlab/SIMULINK.Finally,the pr actical char
19、 acter istics and effectiveness of maximum power point tr ack ing(MP P T),high-efficient LLC r esonant conver ter,islanding detection,digital synchr onized phase detection and LCL output filter ar e tested by single phase photovoltaic(P V)gr id-connected gener ation system 灿ich illustr ates the feas
20、ibility of it.Keywords:Single phase photovoltaic(P V)gr id-connected gener ation system;maximum power point tr ack ing(MP P T);islanding detection;full-br idge LLC r esonant conver ter;digital synchr onized phase detection;LCL output filterIV目录摘要.IAbstract.Ill1绪论.11.1 课题背景及意义.11.2 国内外光伏发电产业现状.313 光伏
21、并网发电系统.51.3.1 光伏并网发电系统概述.51.3.2 光伏并网发电系统研究现状.61.4 课题研究的主要内容.182单相光伏并网发电系统总体方案及主电路设计.202.1 单相光伏并网发电系统总体方案.202.2 全桥LLC谐振变换器设计.212.2.1 全桥LLC谐振变换器的工作原理.21222全桥LLC谐振变换器参数设计及实现.262.2.3 全桥LLC谐振变换器仿真分析.302.3 DC/AC逆变电路设计.322.4 本章小结.353单相光伏并网发电系统控制技术.373.1 单相光伏并网发电系统总体控制方案.373.2 最大功率点跟踪.383.2.1 最大功率点跟踪原理.3832
22、2最大功率点跟踪控制算法及实现.403.3 孤岛检测.423.3.1 过电压/欠电压、高频/低频孤岛检测工作原理和盲区分析.423.3.2 孤岛检测的实现.433.4 数字同步鉴相.:.443.5 本章小结.464单相光伏并网发电系统输出滤波器设计及并网电流控制技术.474.1 传统L型输出滤波器并网电流闭环控制系统设计.474.1.1 L型输出滤波器控制系统框图及数学模型.474.1.2 控制器参数设计与系统性能分析.484.2 LCL型输出滤波器滤波参数设计.504.3 基于LCL输出滤波器的并网电流单闭环控制系统设计.524.3.1基于LCL输出波波器的并网电流单闭环控制系统框图及数学模
23、型.5243.2 控制器参数设计与系统性能分析.544.4 基于LCL输出漉波器的并网电流电容电流双闭环控制系统设计.564.4.1 基于LCL输出漉波器的并网电流电容电流双闭环控制系统框图及数学模型.56442控制器参数设计与系统性能分析.574.5 单相光伏并网发电系统并网电流控制技术仿真分析.604.6 本章小结.635单相光伏并网发电系统实验结果及分析.645.1 整机效果图及性能参数.645.2 实验波形.655.2.1 全桥LLC谐振变换器实验波形.655.2.2 最大功率点跟踪实验数据及波形.665.23数 字同步鉴相实验波形.685.2.4 并网实验波形.685.3 本章小结.
24、“706总结与展望.716.1 全文工作总结.716.2 后续工作展望.72参考文献.73致谢.79作者简历.80浙江大学硕士学位论文绪论1绪论1.1 课题背景及意义能源短缺和环境污染将是21世纪人类面对的最大挑战.据统计,全球一次能源需求 到2030年将比2006年增长50%左右,年平均增长率约为图1给出了国际能源 署(IEA)最近发布的世界能源展望2010)中关于现有能源政策和新能源政策对比研究 发布的全球一次能源的需求统计及预测数据.其中,煤、石油、天然气等传统能源仍将在 一次能源需求增长量中占据大约83%的份额。图1.2显示了当前主要能量来源,在全球现 有的能源体系中的份额。在可以预见
25、的将来,石油仍然是推动全球经济社会发展的主要能 源形势,其在能源体系中所占的份额在32.6%左右;天然气的需求也将持续增长,将担负 起全球1/5的能源供给;煤炭依然是发电的首选能源,大约占到全球能源需求的25.6%.现有能源政策新能源政策16000-石油、天然气、煤等传统化石燃料的大量使用不可避免地对包括人类在内的所有物种 的生存环境带来了严重的威胁。温室效应、全球气候变暖、生态环境的恶化等问题日益凸 浙江大学硕士学位论文绪论显,据不完全统计,全球平均气温每十年将升高0.2C,到2100年全球平均气温将升高 13.5C,而气温每升高23C,全世界将会有11亿至32亿人面临水资源短缺的问题.未
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业论文 设计 单相 并网发电 系统 关键技术 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【曲****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【曲****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。