5kW光伏并网逆变器的研究

【摘要】： 太阳能资源具有可持续发展和绿色能源两大优势,太阳能发电作为一种太阳能资源的利用方式正逐渐受到各国重视,其中,光伏并网发电系统最具理论意义和实用价值。并网逆变器是光伏并网发电系统的关键环节,其硬件研制和控制算法研究是光伏并网领域的热点课题。本论文在充分研究近年来光伏发电领域重要研究成果的基础上,设计了一个5kW的三相光伏并网逆变器,并在硬件设计、控制算法研究和仿真方面进行了深入探讨。 该三相光伏并网逆变器由前级的DC-DC直流变换电路和后级的DC-AC三相并网逆变电路组成。其中,DC-DC电路采用多支路并联结构,各支路均采用独立的最大功率点跟踪控制,解决了各支路间功率不匹配问题,可应用于光伏与建筑一体化系统中;DC-AC电路采用三相PWM整流器电路结构和空间电压矢量控制方法,提高了直流电压利用率,减小了注入电网的谐波。本文在分析三相光伏并网逆变器电路工作原理和控制算法的基础上,采用计算机仿真验证了控制算法的可行性,并讨论了在不同电压范围内,三相光伏并网逆变器的工作特点及相应控制算法。 本文从检测与保护电路设计,电源电路设计,主电路参数选择等方面讨论了该逆变器的硬件设计方法,并进行仿真、调试,验证了模拟电路设计的正确性,为类似结构的光伏并网逆变器提供了硬件设计参考。 【关键词】：太阳能 光伏并网 最大功率点跟踪 空间电压矢量
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-17
• 1.1 太阳能资源利用趋势10
• 1.2 世界光伏发电的历史和现状10-11
• 1.3 光伏并网逆变器技术11-15
• 1.3.1 逆变器关键技术12-13
• 1.3.2 并网逆变器拓扑与控制13-15
• 1.3.3 国内外逆变器发展现状15
• 1.4 光伏发电发展趋势15-16
• 1.5 本文所做的工作16-17
• 2 光伏阵列模型与仿真17-22
• 2.1 基于太阳能电池物理特性建模17-20
• 2.2 基于外特性的模型与仿真20-22
• 3 直-直变换电路22-34
• 3.1 多支路并联结构22-24
• 3.2 DC-DC变换器建模与仿真24-30
• 3.2.1 状态空间平均法24-25
• 3.2.2 Boost电路状态空间建模25-26
• 3.2.3 系统仿真与结果26-30
• 3.3 双支路最大功率跟踪算法30-34
• 4 三相PWM整流器原理及仿真34-62
• 4.1 三相PWM整流器工作原理34-35
• 4.2 三相电压型PWM整流器dq模型的建立35-38
• 4.3 PWM波形调制方法38-43
• 4.3.1 SPWM调制方法38-39
• 4.3.2 SVPWM调制方法39-42
• 4.3.3 SPWM调制方法和SVPWM调制方法比较42-43
• 4.4 SVPWM的实现方法43-52
• 4.4.1 SVPWM常规实现方法43-44
• 4.4.2 SVPWM的简化实现方法44
• 4.4.3 判断指令电压V_(ref)所在扇区44-47
• 4.4.4 开关矢量作用时间计算47-49
• 4.4.5 空间矢量合成49-52
• 4.5 三相电压型PWM整流器的控制系统52-54
• 4.5.1 电流控制方法52-53
• 4.5.2 三相VSR控制系统53-54
• 4.6 系统仿真与结果54-62
• 5 硬件电路设计62-76
• 5.1 主电路参数设计62-67
• 5.2 反激变压器设计67-71
• 5.3 模拟信号检测与调理电路71-76
• 5.3.1 电压检测及调理电路71-72
• 5.3.2 电流检测与调理电路设计72-73
• 5.3.3 故障检测电路设计73-74
• 5.3.4 电网同步信号检测电路设计74-76
• 6 系统分析76-80
• 6.1 本文中用到的仿真工具76-78
• 6.2 电路工作在双极模式78
• 6.3 电路工作在单极模式78-80
• 7 结论80-81
• 参考文献81-82
• 作者简历82-84
• 学位论文数据集84

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