带计量功能的民用光伏发电并网系统设计

摘要

经济的快速发展带来了一系列的环境、能源问题，寻找替代化石能源的理想清洁能源迫在眉睫，太阳能分布广泛、清洁绿色，成为有效的替代能源。太阳能光伏发电并网对电网供电进行补充，对稳定电力供应、保护环境具有广泛的应用价值。本课题以带计量功能的民用光伏发电并网系统为对象，进行了深入的研究分析和设计。
　　首先，分析了光伏电池的工作原理和数学模型，建立了基于Matlab/Simulink的光伏电池的仿真模型，实现对光伏电池输出特性的研究，通过分析现有的光伏电池最大功率点跟踪控制算法，改进了一种变步长三/二最优梯度跟踪法，经过理论研究和仿真分析，该算法可以实时跟踪系统的最大功率点，有效地改善了最大功率点的跟踪速度和精度。
　　其次，研究分析了光伏发电并网系统中逆变电路的拓扑结构和控制策略，设计了DC/DC双Boost升压斩波电路，实现直流侧母线电压的调整，达到直流输出电压的平稳输出，并减小了开关损耗。同时提出了基于电网电压前馈控制的电流内环和电压外环控制结构，实现对电网参数的跟踪并网控制。
　　最后，针对整个控制系统设计了以STM32F417为主控制芯片的控制系统，分析研究了双向计量电能的计量原理，并设计了以BL0929为计量芯片的双向计量电路。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 光伏发电国内外现状及前景

1．3 太阳能电池的分类

1．4 光伏发电并网系统概述

1．5 论文主要工作

2 光伏电池输出特性及MPPT技术的研究

2．1 光伏电池的工作原理

2．2 光伏电池的特性

2．3 最大功率跟踪技术

2．4 本章小结

3 光伏发电并网系统拓扑结构及控制策略的研究

3．1 光伏并网逆变器拓扑结构的研究

3．2 逆变电路SPWM控制算法的研究

3．3 并网逆变的电流跟踪控制方式

3．4 并网逆变系统仿真

3．5 本章小结

4 基于ARM单相并网系统硬件平台设计

4．1 硬件整体结构设计

4．2 控制系统硬件电路设计

4．3 双向电能计量电路设计

4．4 ARM微处理器以及外围电路设计

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间主要成果