具有最大功率跟踪及谐波抑制功能的光伏系统设计

摘要

光伏发电就是利用光伏效应直接把太阳能转化成电能的一种新能源发电技术，光伏发电对环节世界的能源危机，解决世界的环境问题具有非凡的意义。同时，随着工业化进程的迅猛发展，随之冲击性与非线性负载大量的涌现，电能质量也随之被这些非线性负载产生的无功电流和谐波所污染，而日益恶化。
　　本文首先概述了光伏发电产业，接着介绍了光伏发电系统的发展现状，包括光伏阵列、最大功率跟踪、逆变器控制等方面。然后介绍了有源电力滤波器的发展形式及障碍。
　　接着介绍光伏电池基本模型，分析了光伏电池的基本电气特性，对常规的几种最大功率点追踪方法的实现过程进行了分析，比较了各自的优缺点，然后考虑到大型光伏电场光伏组件的环境特性，提出了一种无电流传感器的最大功率跟踪控制方法，详细分析了该方法的原理，并通过仿真和实验验证了该方法的可行性，同时分析了该方法在工程上的代偿性。
　　然后介绍了几种光伏并网系统，分析了光伏并网系统的原理；同时介绍了并联型有源电力滤波器及其原理。接着通过比较APF与光伏并网系统的机构和控制的异同点，给出了光伏并网系统有源滤波控制的控制结构，给出了具有谐波抑制功能的光伏系统的控制方法。包括直流侧电压的控制，指令电流的合成以及逆变器的控制。通过MATLAB/simulink对系统进行了仿真，验证了该统一控制系统原理的正确性。
　　最后设计了一个2kW的光伏并网系统作为实验的平台，包括系统的主电路、驱动电路和采样电路的设计等，然后给出了系统的软件主程序、中断程序和AD子程序流程图，最后对实验结果进行了分析。

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第1章 绪论

1.1 太阳能发电

1.2 光伏发电的功率跟踪研究现状

1.3 APF发展的优势及障碍

1.4 本文主要研究内容和章节安排

第2章 无电流传感器的MPPT方法

2.1 光伏电池的模型

2.2 光伏电池的最大功率点

2.3 常规最大功率追踪方法

2.4 一种省去电流检测的MPPT方法

2.5 本章小结

第3章 具有谐波抑制功能的光伏系统

3.1 光伏并网系统原理

3.2 并联型有源电力滤波器原理

3.3光伏逆变器与有源滤波器的比较

3.4同一控制系统的控制方式

3.5系统的仿真

3.6总结

第4章 系统的软硬件设计

4.1 主电路参数设计

4.2 控制电路设计

4.3 系统软件设计

4.4 实验结果

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间取得的研究成果