毕业论文：光伏并网发电系统-后篇.doc-资料库

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xxxxxx 毕业设计（论文）结论与展望结论与展望光伏并网发电系统是一个升压斩波器与电压型逆变器组合的系统，由于要考虑最大功率点跟踪（MPPT）、实现市电并网（同相同频），所以它和普通的逆变器又有很大的区别。本文研究了光伏并网发电系统的核心问题－最大功率点的跟踪、正弦脉宽调制技术（SPWM）、并网过零同相检测，比较了光伏并网逆变器的控制策略，并进行了简易的理论分析和研究和实际制作，采用C8051F120实现了数字化控制的软件平台。本文介绍的小功率光伏并网逆变器采用两级式的拓扑结构，避免使用工频变压器，缩小了实验装置。用C8051F120单片机作为控制芯片，使系统具有很好的动态响应，提高了并网效率。本文设计采用闭环控制扰动法能够实现光伏发电系统中太阳能电池的最大功率输出，以提高系统的性能和最大功率点跟踪速度；针对单相全桥式逆变器的特点采用数字式正弦脉宽调试技术（SPWM）实现逆变；利用C8051F120外部上升沿捕捉功能实现同相电流检测，保证与市电同相同频；加入一定的控制算法-数字PID使系统具有很好的动态响应，提高了并网效率。通过试验证明该系统采用C8051F120用单片机实现最大功率点跟踪(MPPT)、数字化SPWM波控制方式、数字PID算法是可行的，比传统的模拟控制方式有一定的优越性，而且逆变器电源效率高、体积小、设计灵活、性能可靠，输出波形稳定，谐波小的优点。由于所学识水平的不足、分析问题与解决问题的能力有限，本文仅对光伏并网逆变器系统进行了最初步的探索与简易的实际制作。针对光伏并网发电系统未来的发展趋势，为了将系统应用于实际，还需要对以下各方面做进一步的研究和探索： 1、没有真正实现数字PID算法的软件调试，同时没有进行数字PID参数Matlab的仿真。 2、实现动态响应过程中的步进算法有待细调，需要多次实验进一步验证与完善。 3、单相全桥式SPWM控制技术只研究上下桥臂不同时导通、左右互相导通的控制技术，对移相调压方式实现逆变的方法有待去细究。 4、Boost升压斩波电路的硬件调试只理论分析四种基本电路，只在实际中验证过推挽、单振激式升压斩波电路波形与电压。 5、新的控制策略的研究，提高并网电流波形的质量，降低系统工作噪声和减小谐波的输出。采用更为高效可靠的MPPT控制策略，提高系统的效率，降低成本。 6、“孤岛效应”检测与防止“孤岛效应”也是光伏并网发电系统中的很重要的核心问题之一，它是指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。“孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在以下两方面：一方面是当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行检修时，若并网太阳能电站的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故；另一方面，当因电网故障造成停电时，若并网逆变 1

xxxxxx 毕业设计（论文）结论与展望器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏设备。本系统并没有对这部分内容进行研究和探索，为了实际应用，需要研究检测和防止孤岛效应的控制策略，以保证整个系统运行时的安全性和可靠性。 7、数据检测和通信针对光伏并网系统的发散性对统一管理带来的困难，有必要开发统一的管理和远程通讯软件，对光伏并网发电系统的运行状况或故障情况进行实时有效的监测和控制。并且使其具有通用性，可以开发通过短波的无线电通信和通过Internet的多种传输方式，使用户方便快捷的了解系统运行的情况。 8、有功功率和无功功率的控制，增加对局部电网的无功检测和补偿及谐波对抗。 9、当多台并网系统一起工作时，问题的研究：（1）、多台并网系统的功率相对于电网的局部来说，如果功率可以比拟(如果在一个居民小区，这是完全有可能的)，对于电网和并网系统的正常运行会不会有所影响；（2）、当光伏并网系统大规模使用时，如何进行多台并网系统工作状态的自动控制和调整。 2

xxxxxx 毕业设计（论文）致谢致谢随着松香烟味的淡淡散去，论文即将付梓；大学生活紧跟论文的脚步而结束，人生征程又是一个起点。此次毕业设计的完成，凝聚着居多人的关怀与帮助。首先感谢我平易近人的指导教师王海涛在学术上的精心指导和严格要求，在思想、学习和生活等各个方面的典范作用，在科研中创造的良好学术气氛，在系统研究和调试过程中给予的及时帮助。这些使我的本科学业得以顺利完成，并激励着我在今后的人生道路上不断开拓进取，勇往直前。在此，我再一次对王老师的培养和关怀表示诚挚的谢意！同时我要感谢院领导与“3+1”的全体老师，是他们奠基我施展才华的基石。为期一年半的实验室学习，我收获满囊！老师的敬业品德、工作严谨、学术专研、耐心教导培养我们良好的做事风格与提升我们专业水平。借致谢机会，我要特别感谢曾经在大专教过我的老师：朱星华、邓文娟、黄鑫、张胜群、付志坚；他们给予专业知识与陪伴成长！非常感谢老师们，他们在大学生涯中正确指导学习与生活；在论文期间给我许多帮助与建议。他们兢兢业业、对工作认真负责的态度为我做出了好的表率，时刻鞭策着我向他们学习。非常感谢我的同学们，在与他们共同的学习、工作、生活过程中，他们给予了我及时的帮助和建议，开拓了我的思路。在与他们共同的学习、工作、生活过程中，他们给予了我及时的帮助和建议，开拓了我的思路。非常感谢我的论文搭档张文明同学，在学习与生活中互相学习与互相帮助；在论文制作期间，共同探讨理论研究与齐心协力解决问题！ 3

xxxxxx 毕业设计（论文）参考文献参考文献 [1] 谭浩强.C程序设计(第3版) .北京.清华大学出版社.2005 [2] 克尼汉.C程序设计语言(第2版新版) . 徐宝文.北京.机械工业出版社.2004 [3] 王兆安.电力电子技术.北京.机械工业出版社.2009 [4] 张毅刚. MCS-51单片机原理及应用(第3版).哈尔滨. 哈尔滨工业大学出版社.2006 [5] 陈国呈.PWM变频调速及软开关电力变换技术.2003.8，p175一185 [6] 李俊林.单相逆变器重复控制和双环控制技术的研究[D].[硕士学位论文].武汉:华中科技大学，2004 [7] KaiZhang,YongKang.etal.RePetitive waveform correction technique for CVCF-SPWM inverters[J].IEEE,Trans on Power elec,2000,147(2):153-158 [8] K J. Astrom,Tore Hagglund.The future of PID control [J],Control Engineering Practice 2001 [9] 陈道炼.DC一AC逆变技术及其应用[M].北京:机械工业出版社，2003.95一110 [10] 潘玉良,施浒立.光伏发电系统最大输出效率探索[J].电子工程师,2001,27(9):50－53 [11] Mummadi Veerachary ， etc.Neural-network-based maximum-power-point tracking of coupled-inductor Interleaved-boost-converter-supplied PV system using controller [J].IEEE Trans Ind Eleetron,2003,50(4):749－758 [12] 李春鹏,张廷元等.太阳能光伏发电系统综述[J].电工材料,2006,3:45－48 [13] 童长飞.C8051F系列单片机开发与C语言编程.北京.北京航空航天大学出版社,2005.1 [14] 梁玉红.新型全数字SPWM波形发生器的设计与实现.湖北.湖北汽车工业学院, 2008.6 [15] 朱腾.基于 MPPT 的光伏电池电力应用系统的研究与设计.中国知网..东华大学学位论文.2005.3 4

xxxxxx 毕业设计（论文）附录附录入: 无出: 无 /****************************************************************************** ** 函数名: PCA0Int ** 功能描述: PCA0 中断，实现 SPWM 波形输出 ** 输 ** 输 ** 全局变量: ** 调用模块: ** 作 ** 日 ******************************************************************************/ #if PCA0_INTERRUPT_EN > 0 void PCA0Int(void) interrupt PCA0_PRIOR_ORDER { 者: xxx 期: 2009-9-6 //PCA0 计数器/定时器溢出中断 //PWM 中断计数器加 1 //周期标志取反 PCA0IntFlag = PCA0CN; PCA0CN &= 0x40; if(PCA0IntFlag & 0x80) { PCA0IntFlag &= ~0x80; PCA0H = 0xff; PwmCntI++; if(PwmCntI >= PWM_POINT_N) { PeriodFlag = ~PeriodFlag; PwmCntI = 0; if(PeriodFlag) { PWMnPulseClr(0); } else { } } PWMnPulseClr(1); //i = (uint8)((uint16)SPWM[Ci] * 2 / 7); if(PeriodFlag) { if(SPWM[PwmCntI] == 0) { PWMnPulseClr(1); } else { } } else { //PCA0CPH1 = 255 - i; PCA0CPH1 = ~(SPWM[PwmCntI]) + 1; 5

xxxxxx 毕业设计（论文）附录 if(SPWM[PwmCntI] == 0) { PWMnPulseClr(0); } else { //PCA0CPH0 = 255 - i; PCA0CPH0 = ~(SPWM[PwmCntI]) + 1; } } } //SFRPAGE = SFRPAGE_SAVE; // 恢复 SFRPAGE } #endif 6

xxxxxx 毕业设计（论文）附录 1 2 3 4 5 6 D C B A 光伏并网发电系统原理图 +3.3V DC_12V C_PW M0 10uF/50V R0_DC2 100R EL0 1 C_PW M0 104 PWM0 GND PWM1 EL2 1 C_PW M1 10uF/50V C_PW M1 104 R1_DC2 100R R0_DC1 300R E0_DC0 10uF/50V R0_DC0 10K R1_DC0 10K E1_DC0 10uF/50V R1_DC1 300R 3 PHOTO 3 PHOTO +3.3V DC_12V C_PW M1 NC IN A GND IN B NC OUT A VCC OUT B TC4427 1 2 3 4 +12 8 7 6 5 C_12 104 E_12 10uF/100V +24V COM K1 R10 39R DC_12V Q1_DC 60NF06 10K T1 103/2KV +12 1 4 BRIDGE1 D1 2 TRANS5 3 10K 103/2KV +P 60/10W E1 220uF/450V N R11 39R Q2_DC 60NF06 R3 R5 R8 R9 75K/0805 R18 75K/0805 R32 75K/0805 R20 75K/0805 R33 75K/0805 R23 75K/0805 R115 75K/0805 R25 75K/0805 R61 75K/0805 75K/0805 75K/0805 75K/0805 R1 5 0 8 0 / K 5 7 R6 5 0 8 0 / K 5 7 R2 5 0 8 0 / K 5 7 R7 5 0 8 0 / K 5 7 R4 5 0 8 0 / K 5 7 R10 5 0 8 0 / K 5 7 D12 LED Z10 8.2V VDD HIN1 SD1 LIN1 VSS 8 9 10 11 12 13 14 Q_MOS1 VDD HIN SD LIN Vss IR2110 HO VB Vs Vcc COM LO 7 6 5 4 3 2 1 Z1 18V D3 1uF C1 104 D1 R3 100R D2 R4 100R MOS1 R1 100K Z2 18V MOS2 Z3 18V R2 100K +P 1 2 N MOS3 R7 10K MOS4 R6 10K D3 R4 Z4 18V 100R D4 R5 100R Z5 18V Z3 18V 1uF D5 104 7 6 5 4 3 2 1 Q_MOS2 HO VB Vs Vcc COM LO IR2110 VDD HIN SD LIN Vss 8 9 10 11 12 13 14 VDD HIN2 SD2 LIN2 VSS 1 2 3 4 PWM1 1 U1A 74HC04 PWM2 3 U1B 74HC04 2 4 R_U1A 10K U2A 1 2 74HC08 221 U_C1 R_U2A RES2 R_U1B 10K U2B 4 5 74HC08 221 U_C2 U3A 1 2 74HC08 U_C3 221 4 5 R_U2B RES2 U3B 74HC08 221 U_C4 3 HIN1 6 LIN1 3 HIN2 6 LIN2 L1 68UH 104 1 2 ACL ACN Title Size B Date: File: 5 Number 4-Jan-2003 G:\电路图.Ddb Revision Sheet of Drawn By: 6 D C B A 7

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