单相光伏并网控制系统的设计与实现

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1、摘要随着人们对能源与环境问题认识的提高，光伏能源的开发受到越来越多的重视，光伏并网发电逐渐成为光伏能源的开发的趋势。目前，智能微电网的发展正方兴未艾，作为微电网中分布式发电基本单元的中小功率单相光伏并网发电站将逐渐普及。因此研究中小功率单相光伏并网控制系统的设计与实现有着重要的意义。本课题旨在研究单级式隔离型单相光伏并网控制系统，并完成一台小功率实验样机的设计。首先对实验样机的实现进行了总体需求分析，划分出主要功能模块。然后研究了系统控制方案，在对比多种并网模式和控制方法的基础上，选用电流型并网模式，并提出了基于瞬时值反馈三角波比较及并网电流反馈

2、电网电压前馈的并网控制策略，然后对复合控制系统进行了建模分析。研究了多种最大功率跟踪方法，并以扰动观察法为基础，提出了根据功率变化率优化步长的改进型扰动观察MPPT(最大功率跟踪)方法；采用了电压内环功率外环的控制结构。并网控制方案确定后，展开了对实验样机硬件系统的设计，对各电路模块的设计需求、设计方法与电路实现进行了详细阐述；给出了硬件可靠性设计规则。随后介绍了系统逻辑与软件设计，对基于FPGA的并网电流复合控制逻辑和基于DSP的最大功率跟踪软件中的各主要模块的设计方法和实现过程进行了详细阐述：并介绍了基于AVR单片机的人机交互软件设计。搭建好

3、实验样机平台后，给出了系统调试流程，介绍了遇到的问题及解决方法，并对系统中主要节点的波形和并网电流波形进行了分析。最后，对本课题的工作进行了回顾和憩结，并对课题的后续研究与实验样机的改进提出了建议。关键词：光伏并网控制，复合控制，最大功率跟踪，数字锁相，并网逆变器AbstractWiththepeople’SincreasedawarenesstOtheenergyandenvironmentproblem．solarenergyhasattractedmoreandmoreattention，andPVgrid．connectedpowerge

4、nerationiSbecomingatrendofsolarenergydevelopment．Currently,thedevelopmentofintelligentmicro-鲥disintheascendant，thelow-powersingle—phasegrid-connectedsolarpowerplant、)I，illbemoreandmorepopular,asthebasicunitofdistributedgeneration．Asaresult．theresearchoflow—powersingle-phasegr

5、id-connectedcontrolsystemiSsignificant．111eprojectaimstostudyingthesingle-stageisolatedsingle—phasephotovoltaicgrid。connectedcontrolsystemandcompletingtheprototypedesign．First，totalneedsanalysistotheprototype，whichwilIbedividedintomanyfunctionalblocks．hasbeengivenout．Atiertha

6、t，systemcontrolschemehasbeenresearched．Themodeof酣d．connectedpowergenerationbasedoncurrent，hasbeenproposedonthebasisofthecomparisontoallmodes．thesameascontrolstrategywithcurrentfeedbackgrid．voltagefeed．forward．followedbyanalysisofcompoundcontrolsystemmodel．Aftertheresearchofma

7、nyMPPTmethods．anewperturbationandobservationmethodhasbeendevelopment，whichstepoptimizedbasedontherateofchangeofPVpower．ThecontrolstructureofthenewMPPTmethodiSilinervoltagecontrolloopandexternalpowercontrolloop．FollowingthecontroIschemeiSprototypehardwaredesign，thedesignrequir

8、ements，thedesignmethodsandcircuitsofeverymoduleinwhichhasbeendescrib