【正文】 ，其中令人看好的太陽能制氫技術(shù)將可能是促進(jìn)人類大規(guī)模利用太陽能的關(guān)鍵技術(shù)之一。太陽能的利用主要包括熱利用、化學(xué)利用和光伏利用。新一代能源應(yīng)該符合來個(gè)條件：一是儲(chǔ)藏豐富，甚至是可再生的；二是安全、潔凈。目前，人類利用的電能主要有三種，即火電、水電、核電。其中控制方法采用基于同步旋轉(zhuǎn)Park變換的d/q法進(jìn)行PWM調(diào)制。利用PSIM仿真軟件對(duì)其仿真。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄摘要 3Abstract 3 5 5 6 7 7 82光伏電池及其特性 9 9 9 10 11 14３系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)和控制方法 16 16 16 17 DCACDCAC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 18 20 21 DCDC變換器 21 22 23 d/q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 23 d/q坐標(biāo)系下的控制策略 25 d/q坐標(biāo)系下的控制方程 264光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究 29 PSIM仿真軟件的介紹 29 對(duì)DCDC轉(zhuǎn)化器PSIM仿真 29 DCDC原理圖 30 DCDC c block編程 30 DCDC仿真圖 32 33 并網(wǎng)逆變器原理圖 33 C block編程 33 365致謝 37參考文獻(xiàn) 38摘要太陽能作為一種新型能源及其清潔、儲(chǔ)量大、無污染等優(yōu)點(diǎn)使其利用越來越受到人們的重視，而光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文新能源并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)和仿真研究學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本文主要研究了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制方法和仿真。仿真與實(shí)測數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證可其仿真模型的正確性，為后續(xù)的仿真奠定基礎(chǔ)。從仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出實(shí)現(xiàn)了輸出功率因數(shù)為1的控制目標(biāo)。但由于化石燃料的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿足經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的需要，并且由于儲(chǔ)存量有限，礦物能源正面臨著枯竭的危險(xiǎn)。符合這兩個(gè)條件的主要是可再生能源，包括太陽能、風(fēng)能、生物能等。熱利用的主要形式是太陽能熱水器、太陽能建筑以及太陽能熱發(fā)電。光伏利用的主要形式是光伏發(fā)電，有獨(dú)立供電和并網(wǎng)兩種工作方式。并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢。專家預(yù)測太陽電池及相應(yīng)的系統(tǒng)將通過大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電迅速發(fā)展為全球重要產(chǎn)業(yè)。為了使太陽能大規(guī)模應(yīng)用，太陽能發(fā)電的應(yīng)用趨勢就是由邊遠(yuǎn)無電地區(qū)的獨(dú) 立供電模式向有電地區(qū)的常規(guī)并網(wǎng)發(fā)電方向發(fā)展，即將太陽能發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)并 聯(lián)。影響波形失真度的主要因素之一是逆變器的開關(guān)頻率。依據(jù)IEEE 200929和UL1741標(biāo)準(zhǔn)，所有并網(wǎng)逆變器必須具有防孤島效應(yīng)的功能。電氣隔離一般采用變壓器。常用的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)方法有：定電壓跟蹤法、“上山”法、干擾觀察法及增量電導(dǎo)法。由于光伏陣列的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度而變化，因此逆變器必須能在較寬的直流輸入電壓適應(yīng)范圍內(nèi)正常工作，且保證交流輸出電壓的穩(wěn)定。一般不能滿足負(fù)載用電的需要，也不便安裝使用，所以通常不直接使用。此外，還可將若干個(gè)光伏電池板根據(jù)負(fù)載容量大小要求，再串聯(lián)、并聯(lián)組成較大功率的實(shí)際供電裝置，稱之為光伏陣列。 （21）其中 （22） （23） （24） （25）式中，為光生電流；為短路電流；為負(fù)載電流；為端口電壓；為禁寬帶度電壓（）；為光照強(qiáng)度()。再考慮整個(gè)光伏模塊的模型時(shí),通常要用一些假設(shè)后對(duì)實(shí)際情況加以簡化。 （29）其中， 根據(jù)以上光伏模塊的數(shù)學(xué)表達(dá)式及確定公式中的各個(gè)參數(shù)，在PSIM軟件中采用已有的器件模塊直接搭建實(shí)現(xiàn)該模型。用表測量模塊端口輸出電壓；然后分別引電壓和電流進(jìn)乘法器用表顯示模塊功率。圖2３　不同光照強(qiáng)度下－特性曲線（＝２５℃） 圖2４　不同光照強(qiáng)度下－特性曲線（＝２５℃）從上圖可知，隨著光照增強(qiáng)，輸出電流和輸出功率增大，最大功率點(diǎn)的值也越大。圖25 不同溫度下特性曲線（S=）圖26 不同溫度下特性曲線（S=）從上圖同樣可知，光伏模塊的輸出電流隨著環(huán)境溫度的增大而略有減少，而短路電壓有所增大。還對(duì)串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻對(duì)轉(zhuǎn)化效率的影響進(jìn)行了分析。３系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)和控制方法光伏并網(wǎng)逆變器的具體電路拓?fù)浔姸?一般可按照有無變壓器分類,也可根據(jù)功率變換的級(jí)數(shù)來進(jìn)行分類。圖33(b)給出了三種多級(jí)式變流器(MultipleStage Inverter)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):DC DCAC、,其中前幾級(jí)中通常具備升降壓 或電氣隔離的功能,其前級(jí)為 D C D C 變換器,用于實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整和M P P T 功能。高頻DCACDC變流器可將PV陣列輸出的直流電壓變換成可調(diào)的直流電壓；逆變器可將該直流電轉(zhuǎn)換成預(yù)期的交流電壓。根據(jù)沖量原理,這些直流脈沖序列所對(duì)應(yīng)的是正弦或者半正弦波形。以上對(duì)多級(jí)式逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明,為了增強(qiáng)承受PV陣列輸出電壓波動(dòng)的能力、擴(kuò)大容量,多級(jí)式逆變器一般包含兩級(jí)或者更多級(jí),通常需要在前級(jí)裝設(shè)一個(gè)高頻變壓器,提高升壓的比例, 實(shí)現(xiàn)必要的隔離。當(dāng)逆變器獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，負(fù)載作為本地負(fù)載，它的能量由逆變器單獨(dú)提供。逆變器輸出的視在功率為： （34）那么逆變器輸出的有功功率和無功功率為： （35） （36）為了能達(dá)到高效功率輸入輸出的目的就要考慮功率因數(shù)，如果功率因數(shù)太低，會(huì)向電網(wǎng)中注入諧波和無功分量。整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，由高頻DCACDC變流器和高頻逆變器組成。DCDC變換器如圖36，變換器由輸入電容、四個(gè)帶續(xù)流二極管的MOSFET管、變比為1:N的高頻變壓器、全波整流器中的四個(gè)二極管V1V 直流端電感L和電容C1組成。通過分析計(jì)算得到輸入電容的大小為15uF。圖37三相全橋逆變器 d/q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型采用空間矢量直接電流控制策略，在d/q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立三相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的模型。忽略高頻分量的影響，三相電感電流的回路方程為: （38）在該數(shù)學(xué)模型中，需要控制的網(wǎng)側(cè)電流均為時(shí)變交流量，因而不利于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。則三相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換矩陣為: （39） 式（39）乘以式（38），當(dāng)電網(wǎng)電壓三相對(duì)稱時(shí)，得： （310）式中:=。同時(shí)采樣兩相電感電流，通過/坐標(biāo)變換得到/軸電流，與程序內(nèi)部給定的并網(wǎng)電流基準(zhǔn)、做PI調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后的結(jié)果經(jīng)過/,/變換得到，通過SVPWM運(yùn)算得到占空比信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)運(yùn)行 系統(tǒng)控制策略中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是三相電網(wǎng)電壓的鎖相，三相逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，不僅要跟蹤電網(wǎng)電壓的相位，而目相序要和三相電網(wǎng)電壓相序相同，在/坐標(biāo)系下，鎖相主要是通過跟蹤電網(wǎng)電壓合成矢量來實(shí)現(xiàn)，亦即求出電網(wǎng)電壓合成矢量的空間位置角，作為控制策略中所用坐標(biāo)變換的給定角度，便可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)相位與相序的跟蹤。圖312完全解耦的電流模型4光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究 PSIM仿真軟件的介紹Psim的全稱是POWERSIM，專門為電力電子電源與電力電子傳動(dòng)設(shè)計(jì)。圖41 PSIM仿真流程圖 圖42仿真電路模塊相互關(guān)系圖PSIM的基本程序有三個(gè)，SimCAD是電路原理圖的編輯程序，PSIM是仿真程序，而SIMVIEW是仿真結(jié)果的圖形顯示程序。因此，對(duì)于開關(guān)過程的電