【摘要】：為應(yīng)對日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源緊缺等問題,光伏能源作為一種資源龐大的可再生清潔能源正在被不斷的開發(fā)和利用。隨著分布式光伏發(fā)電和光伏建筑一體化的發(fā)展,光伏直流供電系統(tǒng)將得到廣泛的使用。本文主要以光伏直流供電系統(tǒng)為研究對象,對光電互補(bǔ)并聯(lián)供電系統(tǒng)作了全面的理論分析和研究。針對系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、能量管理控制策略、主電路參數(shù)以及控制環(huán)路等進(jìn)行了詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì),主要內(nèi)容有:1.通過分析光伏發(fā)電系統(tǒng)的不同電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及各自的應(yīng)用場合,最終選定移相內(nèi)高頻全橋作為光伏能量變換器,用于實(shí)現(xiàn)光伏最大功率點(diǎn)跟蹤或者輸出電壓穩(wěn)定,并對移相全橋電路進(jìn)行了小信號建模、原理性分析和設(shè)計(jì)。為保證負(fù)載能量的穩(wěn)定性,引入了市電做后備電源,考慮到市電的功率因數(shù)和能量是否可逆等問題,選取PWM整流器作為光伏補(bǔ)償能量變換器。2.對系統(tǒng)的能量進(jìn)行管理,就是通過設(shè)計(jì)可行的系統(tǒng)控制策略,實(shí)現(xiàn)光伏陣列總是以最大功率輸出,同時為直流負(fù)載提供穩(wěn)定能量。供電系統(tǒng)是由兩個子系統(tǒng)構(gòu)成的兩級系統(tǒng),通過對子系統(tǒng)的分析和研究,結(jié)合系統(tǒng)控制的核心,即最大功率點(diǎn)跟蹤和穩(wěn)壓,提出了兩種可行的控制策略,并為此進(jìn)行了能量解耦的設(shè)計(jì)。3.主電路參數(shù)的選擇對系統(tǒng)能否正常工作,以及市電的功率因數(shù)高低起著重要作用,為此進(jìn)行了參數(shù)的研究和設(shè)計(jì)。濾波器設(shè)計(jì)的是否合理將會影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性,因此分析了直流側(cè)和交流側(cè)濾波器的設(shè)計(jì)思想和過程。為實(shí)現(xiàn)負(fù)載的快速穩(wěn)壓,在電壓外環(huán)提出了模糊PID控制,用于增加系統(tǒng)的快速性和魯棒性。還研究了數(shù)字控制器在系統(tǒng)控制中的應(yīng)用以及如何實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。4.根據(jù)文中所提的能量控制策略,利用Simulink軟件對系統(tǒng)建立了相應(yīng)的仿真模型,并進(jìn)行了仿真。針對4kW供能系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù),采用DSP芯片TMS320F2812作為控制芯片,搭建了試驗(yàn)平臺,進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【圖文】：

可以得到系統(tǒng)沒有補(bǔ)償前的開環(huán)傳遞函數(shù)波特圖，如圖 3 9 所示，從圖3 9 中可以看出，系統(tǒng)在穿越頻率附近相位裕量近似為零，所以相對穩(wěn)定性很差，為增大系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，需對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，選用 PI 進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。 PI 有兩種表達(dá)形式：sipKK 及TsTsipiK ( 1) 為了便于參數(shù)的調(diào)試，選用后一種形式作為補(bǔ)償設(shè)定[38]，因?yàn)楹笳邔?shí)現(xiàn)了“實(shí)際增益的分離”，即積分系數(shù)iK 從系統(tǒng)中分離出來，iT 是一個在 0~1 之間的系數(shù)，piK / T是系統(tǒng)的真正增益。而前者的兩個耦合參數(shù)pK 和iK 都對系統(tǒng)總體增益產(chǎn)生作用，調(diào)試起來比較麻煩。

可以得到系統(tǒng)沒有補(bǔ)償前的開環(huán)傳遞函數(shù)波特圖，如圖 3 9 所示，從圖3 9 中可以看出，系統(tǒng)在穿越頻率附近相位裕量近似為零，所以相對穩(wěn)定性很差，為增大系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，需對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，選用 PI 進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。 PI 有兩種表達(dá)形式：sipKK 及TsTsipiK ( 1) 為了便于參數(shù)的調(diào)試，選用后一種形式作為補(bǔ)償設(shè)定[38]，因?yàn)楹笳邔?shí)現(xiàn)了“實(shí)際增益的分離”，即積分系數(shù)iK 從系統(tǒng)中分離出來，iT 是一個在 0~1 之間的系數(shù)，，piK / T是系統(tǒng)的真正增益。而前者的兩個耦合參數(shù)pK 和iK 都對系統(tǒng)總體增益產(chǎn)生作用，調(diào)試起來比較麻煩。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM615;TM721.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2533102