三相光伏并网逆变器的研究

【摘要】：人类不断进步的动力来自于能源的供给。随着常规能源的日益枯竭,新能源已成为世界各国市场相互竞争的焦点。太阳能作为最理想的清洁新能源,具有最广阔的发展前景。太阳能光伏并网发电作为太阳能利用的重要发展趋势,其中并网逆变器是其关键组成部分,它决定着太阳能利用多方面的性能。虽然人们已对光伏并网逆变器进行了大量研究,但迄今为止仍有许多问题未能得到很好地解决,尤其是大容量三相并网逆变器的控制策略、控制效率、实用化方面仍有待进一步研究。 本文对三相光伏并网逆变器进行了深入的研究,研制了实验样机。论文详细描述了系统主电路、控制电路等硬件的组成、采用的控制策略、控制程序流程图、建模仿真及实验结果等。主电路结构采用电压型三相全桥拓扑,控制电路采用了以DSP为控制核心的控制方案,控制策略采用了双闭环PI控制和SPWM调制技术。首先,使用MATLAB仿真工具对系统建立物理模型,主要含有主电路模块、检测模块和控制模块,仿真结果验证了系统数学模型和控制策略的正确性,确定系统电力参数。然后,对三相光伏并网逆变器的硬件电路进行设计,包括主电路、驱动电路、检测电路、锁相电路和保护电路等,确定电路构建及其参数整定。其次,对三相光伏并网逆变器进行DSP控制程序设计,主要包括主系统、AD转换、SPWM信号生成、锁相控制、PI调节及保护控制程序等。由AD转换主要得到直流侧母线电压、三相并网电流和三相电网电压,通过双闭环PI反馈调节得到基准正弦信号。基准正弦信号的参数再送给SPWM生成子程序,控制生成一定逻辑顺序的开关SPWM信号,控制开关的通断,实现SPWM输出。最后对系统样机进行实验测试,测试结果表明输出并网电流能同步跟踪电网电压,谐波含量小,满足并网要求。 【关键词】：光伏并网逆变器 电压型三相全桥拓扑 双闭环PI控制 SPWM调制 软件锁相
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 太阳能的应用背景11-13
• 1.2 光伏发电产业的崛起13-15
• 1.3 太阳能光伏发电的应用现状及研究意义15-20
• 1.3.1 国内外太阳能光伏发电的应用现状及发展趋势16-18
• 1.3.2 光伏发电的运行模式及光伏并网的研究意义18-20
• 1.4 光伏并网逆变器的电路拓扑20-23
• 1.5 光伏并网逆变器的几种控制策略23-26
• 1.6 本论文主要研究的内容26-27
• 第二章 三相光伏并网逆变系统及其控制策略27-48
• 2.1 光伏并网逆变系统的组成27-39
• 2.1.1 系统的电路模型28-29
• 2.1.2 系统的数学模型29-39
• 2.2 系统的SPWM控制策略39-42
• 2.2.1 光伏并网逆变器SPWM调制技术40-42
• 2.2.2 光伏并网逆变器锁相控制技术42
• 2.3 系统的MATLAB仿真42-47
• 2.4 本章小结47-48
• 第三章 系统的硬件电路设计48-61
• 3.1 系统DSP控制系统48-49
• 3.2 系统主电路电力参数的选取49-55
• 3.2.1 电压型三相全桥逆变主电路49-52
• 3.2.2 开关管保护电路的设计52-55
• 3.3 开关管的驱动电路设计55-56
• 3.4 信号检测电路的设计56-58
• 3.4.1 直流电压采样和调理电路设计57
• 3.4.2 交流侧电网电压采样和调理电路设计57-58
• 3.4.3 交流侧电流采样和调理电路设计58
• 3.5 软件锁相设计58-60
• 3.5.1 过零检测电路和调理电路58-60
• 3.6 系统保护电路设计60
• 3.7 本章小结60-61
• 第四章 系统的软件设计61-68
• 4.1 DSP开发环境CCS3.361-62
• 4.2 系统的软件编程流程62-67
• 4.2.1 DSP系统主函数62
• 4.2.2 模数转换ADC模块62-63
• 4.2.3 开关驱动信号SPWM模块63-64
• 4.2.4 锁相环模块64-65
• 4.2.5 数字PI调节模块65-66
• 4.2.6 保护模块66-67
• 4.3 本章小结67-68
• 第五章 系统实验结果与分析68-72
• 5.1 互补的SPWM驱动信号输出68-69
• 5.2 锁相环处理相位和频率69-70
• 5.3 主功率电路逆变输出三相电流波形70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 工作总结与展望72-74
• 6.1 工作总结72
• 6.2 工作的进一步展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间发表论文情况79

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