資源描述：
《基于matlab的單相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、廣西民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第14卷第4期JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYFORNATIONALITIESVol.14No.42008年11月(NaturalScienceEdition)Nov.2008基于MATLAB的單相光伏3并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的設(shè)計張?zhí)扈?無錫市廣播電視大學(xué)機(jī)電工程系,江蘇無錫214011)摘要:針對小功率光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),提出一種基于數(shù)字信號處理器控制的新穎單相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的設(shè)計.根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制原理,設(shè)計出最大功率跟蹤算法和鎖相環(huán)的軟件設(shè)計流程圖.仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明
2、并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓基本同頻同相,并網(wǎng)系統(tǒng)的功率因數(shù)近似為1,完全滿足設(shè)計的要求.關(guān)鍵詞:光伏并網(wǎng);最大功率點(diǎn)跟蹤;擾動觀察法;數(shù)字鎖相環(huán);Sandia頻移中圖分類號:TM615文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1673-8462(2008)04-0061-060引言太陽能作為一種便捷和新型的可再生能源在最近幾年得到了廣泛的應(yīng)用.相對于其他能源而言,太陽能具有儲量大、清潔環(huán)保、易于利用等優(yōu)點(diǎn).因此太陽能的利用越來越受到人們的廣泛重視,它已逐漸成為理想的替代能源.太陽能光伏發(fā)電是直接將太陽光轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式.研究合理利用太陽
3、能并加以控制這是國[1]內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一個熱點(diǎn)課題.設(shè)計了一種新穎的太陽能光伏電池并網(wǎng)逆變器,它可以將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電直接轉(zhuǎn)換為220V/50Hz的正弦交流電提供給電網(wǎng).同時介紹了該太陽能光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)并重點(diǎn)論述了逆變器部分的控制原理和方法.1單相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)設(shè)計介紹光伏逆變電源的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示.其中T1～T4是功率器件,組成逆變橋,D1～D4是對應(yīng)的反向并聯(lián)二極管,起反向續(xù)流的作用.主電路采用工頻變壓器TR來保證逆變電壓和電網(wǎng)電壓的匹配,并且使得[2,3]電網(wǎng)電壓和發(fā)電系統(tǒng)相互
4、隔離.在系統(tǒng)中,太陽能電池板輸出額定電壓為50～100V的直流電通過DC/DC變換器轉(zhuǎn)換為400V的直流電,接著經(jīng)過DC/AC逆變器得到220V/50Hz的交流電,保證了并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓的同頻同相.為了便于實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MaximumPowerPointTracking,MPPT)的控制方案,采用同一塊控制芯片TMS320LF2407A進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,這不僅可以保證并網(wǎng)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行而且還能提供高品質(zhì)的并網(wǎng)電流.3收稿日期:2008209216.作者簡介:張?zhí)扈?19802),男,江蘇無錫人,無錫市廣播電視大學(xué)機(jī)
5、電工程系講師,江南大學(xué)05級控制工程碩士研究生,主要從事電力電子、通信、控制、小波領(lǐng)域的研究工作.61廣西民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2008年11月第14卷2并網(wǎng)控制策略2.1最大功率點(diǎn)跟蹤太陽能電池的MPPT是光伏系統(tǒng)中一個不可缺少的組成部分,太陽能電池陣列的開路電壓和短路電流在很大程度上受光照強(qiáng)度和溫度的影響,因此系統(tǒng)的工作點(diǎn)也會飄忽不定,這必然導(dǎo)致系統(tǒng)效率的降低.為此,太陽能電池陣列必須實(shí)現(xiàn)MPPT控制,以便太陽能電池陣列在任何光照下不斷獲得最大功率輸出.光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中通過對太陽能電池陣列最大功率點(diǎn)的跟蹤,實(shí)現(xiàn)并
6、網(wǎng)電流的最大化,從而保證并網(wǎng)功率最大.太陽能電池陣列的輸出功率特性曲線如圖2所示.常用的MPPT實(shí)現(xiàn)方法有:擾動觀察法、定電壓跟蹤法、功率回授法以[4～7]及增量電導(dǎo)法等.本系統(tǒng)采用擾動觀察法來實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤.其原理是先擾動輸出電壓值(UPV+△U),再測量其功率變化,與擾動之前功率值相比,若功率值增加,則表示擾動方向正確,可朝同一方向(+△U)擾動;若功率值減小,則往相反方向(-△U)擾動.該方法的最大優(yōu)點(diǎn)在于其結(jié)構(gòu)簡單,被測參數(shù)少,通過不斷擾動使陣列的輸出功率趨于最大,即使跟蹤已經(jīng)達(dá)到最大功率點(diǎn)附近,擾動依然
7、繼續(xù).圖1光伏逆變電源的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2太陽能電池陣列的輸出功率特性曲線2.2并網(wǎng)電流控制策略與常規(guī)的逆變器控制相比,光伏并網(wǎng)逆變器的輸出對象是一個擾動的電網(wǎng)電壓,逆變器的輸出電流要求與[8～13]其同頻同相.針對這些特點(diǎn),提出一種基于多變量雙環(huán)控制與同步鎖相相結(jié)合的綜合控制策略,其控制框圖如圖3所示.在圖3中,內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)采用基于并網(wǎng)電流的瞬時值反饋法,用于電流的實(shí)時跟蹤.附加外環(huán)的目的是為了消除單獨(dú)采用內(nèi)環(huán)控制時存在的原理性誤差.外環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理是在電網(wǎng)過零點(diǎn)到來時,通過幅度和相位檢測器分別檢測出并網(wǎng)處的幅
8、值和相位,經(jīng)PI調(diào)節(jié)后產(chǎn)生輔助參考電流以補(bǔ)償只用單環(huán)控制產(chǎn)生的幅值和相位誤差.輔助參考電流與同步鎖相環(huán)產(chǎn)生的主參考電流相加后作為內(nèi)環(huán)的參考電流.這樣由外環(huán)與內(nèi)環(huán)的共同作用保證了并網(wǎng)電流對主參考電流的誤差跟蹤.因此可將內(nèi)環(huán)與外環(huán)一起稱為電流跟蹤環(huán).電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)是同步鎖相環(huán)和外環(huán)相位控制環(huán)的同步源,它為產(chǎn)生的正弦波信號提供了基準(zhǔn)點(diǎn).
