光伏并网发电模拟装置.docx

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1、电子科技大学成都学院光伏并网发电模拟装置报告杨祥林余彪滕纳张宇驰康靖杨艳2011/11/30太阳能作为一种巨大的可再生能源，可以很好地供人类开发和利用，因此太阳能光伏利用的技术在这种形式下进入了快速发展的阶段。太阳能光伏发电时太阳能的转换和利用方式的一种，即通过光伏电池将太阳辐射的能量直接转化成电能，同时与储能装置、直流-交流转换装置以及测量装置相配套构成光伏发电装置。一、方案论证摘要：太阳能光伏电池（简称光伏电池）用于把太阳的光能直接转化为电能.DC-AC逆变技术是应用电力半导体器件，将直流电能变换成交

2、流电能的一种静止变流技术，在以直流发电机、蓄电池为主直流电源的二次电能变换和可再生通顺（太阳能、风能等）的并网发电等场合，逆变技术具有广泛的应用前景。正弦逆变系统作为并网发电系统的核心部分，将光伏直流电转化为正弦交流电压，其核心部分为SPWM波的形成及根据输出交流电压采样形成反馈组成的数字式PI调节器部分。最大功率点跟踪功能的作用是通过改变光伏阵列所带的等效负载，调节光伏阵列的工作点，使光伏阵列工作在输出功率最大点。如果没有这项功能，太阳能电池的利用率将大大降低。关键词：光伏并网发电、最大频率点跟踪、正弦

3、逆变系统、S2C2410下图所示为一个光伏并网发电模拟装置结构框图。随着石油、煤和天然气等主要能源的大量使用，新能源的开发和利用越来越得到人们的重视。传统的DC/AC逆变器采用低频环节逆变技术，主要有方波逆变器、阶梯波合成逆变器、正弦脉宽调制SPWM逆变器。（正弦逆变系统的逆变输出工频交流电的质量直接影响电网质量）。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。图表1并网发电模拟装置框图1：正弦逆变电路控制方案方案一：为了提高光伏发电效率和电能质量，对光伏并网逆变器进行了相关研究，针对光伏最大

4、功率点跟踪问题，对传统的电导增量法进行融合和改进，提出一种改进的电导增量控制算法，该控制算法能够快速精准地跟踪最大功率点；有效改善系统在最大功率点附近的震荡现象；提高了光伏电池的发电效率。在逆变控制方面，采用电压外环、电流内环的双PI环控制，电压外环实现中间直流母线电压的稳定控制，电流内环用于控制输出电流的稳定，两者通过中间直流母线耦合，匹配简单，系统控制具有较好的快速性和稳定性；减少了谐波含量，输出电流具有良好的正弦度，且与电网电压同频同相，因而提高了电能质量。实验结果表明该系统工作稳定，性能良好，达到

5、了预定的设计效果。方案二：采用模糊控制。模糊控制能在精确和简单之间取得平衡，有效地对复杂事物做出判断和处理。模糊控制器的设计不依赖于受控对象的精确的数学模型有着非常强的鲁棒性和自适应性。方案三：采用重复控制：重复控制理论是一种基于内膜原理的控制理论，是在重复信号发生器的作用下，控制器进行着周期积分控制，通过对波形误差的逐周期补偿，以抑制周期性的扰动信号。比较以上三种方案，方案一能够快速精准地跟踪最大功率点；提高了光伏电池的发电效率；方案二变量、非线性、时变的系统，系统的复杂性和模型的精确性总是相互矛盾的，

6、故提出姿势调节控制策略。2、最大功率点跟踪（MPPT）实现方案实现最大功率跟踪有不同的方法，如间歇扫描法、功率回授法、扰动观察法、恒定电压跟踪法、电导增量法等。现分析方法：方案一：扰动观察法：把输出电压值的变化量Ｕ称之为扰动，通过不断施加扰动、并测量比较其功率的变化，使太阳能真俩儿的输出功率趋于最大。方案二：电导增量法通过设定一些很小的变化阈值，使光伏电池阵列稳定在最大功率点的邻域内，而不是围绕着最大功率点前后波动。当外界环境发生变化时，从一个稳态过渡到另外一个稳态时，电导增量法根据电流的变化就能够做出正

7、确的判断，而不会像扰动观察那样出现误判断。比较以上两种方案可知：其中，电导增量法的跟踪准确性最高，在环境快速变化的情况下具有良好的跟踪性能，因此被广泛采用。电导增量法是通过比较光伏电池阵列的瞬时导抗与导抗变化量的方法来完成最大功率点的跟踪。3、主控单片机选型方案方案一：采用51系列单片机。51系列单片机拥有基于复杂指令集（CISC）的单片机内核，虽然其速度不快，12个振动周期才执行一个单周期指令，但其端口结构为准双向并行口，可兼有外部并行总线，故使其扩张性能非常强大。51的内部硬件预设，可用特殊功能寄存器

8、对其进行编辑。方案二：采用LM3S系列单片机。LM3S系列单片机是基于ARMCortex-M3的控制器。方案三:S3C2410具有丰富的内部设备的高性能、低功耗的8位微处理器。具有8路10位ADC转换通道，4路PWM定时器通道。减少了所需元器件，提高了系统的集成度和可靠性，而且还方便对系统的运行状态和参数进行监控、显示和处理，使整个系统的设计非常方便。结合题目设计功能要求，若采用方案一将需要大量的A/D芯片，以及PWM发生电路