基于二极管箝位型拓扑的三电平光伏并网逆变器的研究

【摘要】：随着社会和经济的不断发展，传统的化石能源已经无法满足可持续发展的需求，越来越多的研究热点都集中在了以太阳能为代表的新型清洁能源上，光伏发电技术作为目前对太阳能最为直接有效的利用方式也在不断的发展中逐渐的成熟了起来。目前光伏并网逆变器主要还是集中在传统的两电平逆变器上，在高电压大功率的场合也是采用多个机组的级联方式来实现。而三电平逆变器由于其具有功率器件耐压需求较小，输出电压谐波含量低等优点，也在光伏发电领域被业界所重视起来，三电平逆变技术也必将逐渐的成为大功率光伏并网逆变器的中流砥柱。 论文主要研究的是二极管箝位型拓扑的三电平光伏并网逆变器，首先从二极管箝位型拓扑的三电平逆变器的工作原理和换流模式开始进行逆变器的基本原理的介绍，然后主要论述了基于通用调制约束数学模型的三电平调制策略，在数学上给出了严谨的公式推导和分析。在充分的阐述了相关理论之后，论文的第二大部分对基于DSP的实验样机的硬件电路构架和软件系统框架进行了详细的介绍，包括了从功率模块的选取到平台各部分的搭建连接，以及从软件主控芯片的选取到各个功能程序的实现。 论文的最后一部分介绍了在实验室样机上所做的相关实验验证及实验结果分析，给出了在实验中遇到的多个问题的分析和解决，并且初步验证了三电平逆变器在光伏并网技术中运用的可行性。 【关键词】：二极管箝位型拓扑三电平逆变器 光伏并网 调制策略 DSP
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 三电平逆变器的发展背景及研究现状13-14
• 1.1.1 三电平逆变器的发展背景13-14
• 1.1.2 三电平逆变器的研究现状14
• 1.2 太阳能光伏发电的发展背景及研究现状14-17
• 1.2.1 太阳能光伏发电的发展背景14-15
• 1.2.2 太阳能光伏发电的研究现状15-17
• 1.3 光伏并网逆变器的研究现状17-18
• 1.4 三电平逆变技术在光伏并网中的可行性与应用案例分析18-20
• 第二章 三电平逆变器工作原理与常用的调制策略换流模式分析20-27
• 2.1 常见的几种三电平逆变器的基本介绍20-21
• 2.2 二极管箝位型三电平逆变器的基本介绍21-27
• 2.2.1 二极管箝位型三电平逆变器的运行原理21-23
• 2.2.2 二极管箝位型三电平逆变器的换流模式[20]23-24
• 2.2.3 二极管箝位型三电平逆变器的中点电位平衡问题[21-23]24-27
• 第三章 基于通用调制约束数学模型的三电平调制策略的分析27-41
• 3.1 SPWM 调制策略28-29
• 3.1.1 SPWM 调制策略基本介绍[24-25]28
• 3.1.2 SPWM 约束条件的分析28-29
• 3.2 SVPWM 调制策略[26-32]29-34
• 3.2.1 SVPWM 调制策略基本介绍[26-28]29-31
• 3.2.2 SVPWM 算法分析31-33
• 3.2.3 SVPWM 与 SPWM 控制策略的统一[32-33]33-34
• 3.3 SLMPWM 调制策略[33-34]34-35
• 3.3.1 SLMPWM 调制策略基本介绍34
• 3.3.2 SLMPWM 约束条件的分析34-35
• 3.4 共模电压消去 PWM 调制策略[35-37]35-37
• 3.4.1 共模电压消去 PWM 调制策略基本介绍35-36
• 3.4.2 共模电压消去 PWM 约束条件分析36-37
• 3.5 VSVPWM 调制策略[34,38-39]37-41
• 3.5.1 VSVPWM 调制策略基本介绍37
• 3.5.2 VSVPWM 算法分析37-38
• 3.5.3 VSVPWM 含中点电位平衡约束条件的分析38-39
• 3.5.4 对 VSVPWM 算法的修正39-41
• 第四章 基于 DSP 的实验系统的搭建41-54
• 4.1 基于 Freescale DSP 的硬件实验系统的搭建41-48
• 4.1.1 基于 IGBT 单管搭建的三电平逆变主电路设计41-43
• 4.1.2 基于光藕 HCPL3120 的驱动电路设计43-45
• 4.1.3 基于 Freescale DSP 的控制电路45-48
• 4.2 基于 Freescale DSP 的软件控制框架搭建48-54
• 4.2.1 56800E 系列 DSP 的基本介绍[42-43]48-50
• 4.2.2 系统软件控制框架的介绍50-54
• 第五章 实验结果与分析54-62
• 5.1 实验系统介绍54-55
• 5.2 基础实验验证55-56
• 5.2.1 三电平逆变器的驱动波形55
• 5.2.2 三电平逆变器逆变波形55-56
• 5.2.3 三电平逆变器并网电流电压波形56
• 5.3 试验中遇到的一些问题及分析处理56-62
• 5.3.1 锁相实验介绍及其修正57-58
• 5.3.2 并网实验中 val 值误计算及其修正58
• 5.3.3 并网实验中的电流畸变及重复算法修正58-59
• 5.3.4 并网实验中电磁干扰的分析及处理59-62
• 第六章 总结62-63
• 6.1 全文总结62
• 6.2 工作展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-67

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