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随着全球能源、经济和环境三者之间矛盾的日益加剧,开发利用清洁可再生能源成为世界各国普遍关注的焦点。太阳能以其独特的优势吸引了世界各国的眼球,而太阳能光伏并网发电作为太阳能利用的主要发展趋势,得到了迅速的发展。此外,高性能数字信号处理器(DSP)的出现,使得光伏发电系统实现并网运行成为可能。
本文研究了光伏并网发电系统的关键问题之一----最大功率点跟踪(MPPT)。在分析了太阳能电池工作机理的基础上,依据太阳能电池的等效电路和数学模型,在工程计算软件Mathcad中进行计算,获得了不同外部条件下太阳能电池的输出曲线,并分析了输出特性。对几种常用最大功率点跟踪(MPPT)算法进行研究,分析比较了各种算法的优缺点,并着重研究了在恒定电压法基础上改进的带参数补偿的变电压MPPT算法。在MATLAB/Simulink仿真软件中对该算法进行了仿真,仿真结果表明改算法能有效地跟踪最大功率点,输出功率几乎无扰动。综合比较了各种DC/DC、DC/AC及滤波电路拓扑的优缺点后,针对单相低功率两级式光伏并网发电系统的特点,设计了系统主电路拓扑结构,并对电路主要元件进行了参数计算与选型,同时设计了系统的功率驱动电路、信号采样电路和保护电路。以TMS320LF2407为核心,设计了系统的各个软件模块,实现了数字SPWM调制、软件锁相环(SPLL)控制、最大功率点跟踪(MPPT)等核心功能。采用Saber对逆变器进行了仿真,并搭建了相应的实验平台,通过仿真和实验,验证了系统设计具备较强的合理性和可行性。