模块化并联三相光伏并网逆变器的设计

【摘要】：随着世界能源危机问题日益紧张,光伏并网发电系统越来越引起人们的重视。在光伏并网发电系统中,并网逆变器是十分关键的一环,随着光伏并网发电系统的功率等级的提高,对并网逆变器的功率等级要求也随之提高。在大功率并网逆变应用场合中,单台并网逆变器逐渐显露出自身的缺点,并网逆变器的功率器件电流应力、逆变器的体积都会随功率提高而增大,且单台并网逆变器一旦发生故障,所造成的损失是不可估量的。并网逆变器的并联技术是目前解决大功率并网逆变应用的一种有效方案,但逆变器并联后会产生环流问题,从而导致逆变器模块的负载电流不均衡,输出电流质量降低,严重时甚至损坏逆变器模块。本文主要针对并网逆变器的并联控制及环流控制方法展开研究。 三相并网逆变器的并联结构以三相并网逆变器为基础,本文首先对三相并网逆变器的拓扑结构做了分析,并建立了在多种坐标系下的小信号模型,介绍了SVPWM方法控制三相逆变器的原理。此外还对三相光伏并网逆变器的软件锁相环进行了介绍,介绍了光伏并网发电中最大功率点跟踪(MPPT)的控制方法,以及电压电流环的控制分别进行分析介绍。 接下来本文针对三相并网逆变器并联系统进行了建模,并分析了其并环流通路,分析了逆变器并联之间的环流功率。在理论上解释了环流产生的原因,并分析了滤波参数、开关频率、死区时间等对环流的影响。 在此基础上,本文采用了主从式控制的并网逆变器并联系统的控制解决方案,并采用了零序环流的抑制方法。通过SVPWM的控制特性,利用其零矢量分配只影响零序分量并不影响其基波控制的特性,设计了零序环流控制器,从而达到控制零序环流的目的。 最后,分别在Matlab/Simulink仿真平台上以及三相并网逆变器并联试验样机上对上述分析结果做了实验分析。并测试了在多种不同参数条件下的零序环流抑制器的工作性能。 【关键词】：光伏并网逆变器 逆变器并联 主从式控制 零序环流
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 光伏发电的意义11-12
• 1.2 国内外光伏发展现状12-13
• 1.3 逆变器并联技术在光伏发电中的应用13-17
• 1.3.1 逆变器并联技术的必要性14
• 1.3.2 逆变器并联带来的问题14-15
• 1.3.3 国内外并联研究现状和及其发展动态15-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-18
• 第2章 三相并网逆变器的设计18-35
• 2.1 三相并网逆变器模型建立18-22
• 2.1.1 abc坐标下的三相并网逆变器模型18-19
• 2.1.2 α β坐标下的三相并网逆变器模型19-20
• 2.1.3 dqo坐标下的三相并网逆变器模型20-22
• 2.2 三相锁相环介绍22-24
• 2.3 三相并网逆变器的SVPWM控制24-27
• 2.4 最大功率点跟踪(MPPT)27-29
• 2.5 参数设计29-34
• 2.5.1 输出滤波器设计29-30
• 2.5.2 电流环的设计30-32
• 2.5.3 电压环设计32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 三相并网逆变器的并联问题35-45
• 3.1 三相并网逆变器的并联控制方法35-37
• 3.1.1 集中控制35-36
• 3.1.2 主从式控制36
• 3.1.3 分散逻辑控制36-37
• 3.1.4 无互联线控制37
• 3.2 三相并网逆变器并联环流分析37-39
• 3.3 不同参数对环流产生的影响39-43
• 3.4 环流功率分析43-45
• 第4章 并网逆变器并联方案设计45-55
• 4.1 主从控制下的逆变器并联控制45-48
• 4.1.1 主从判断的软件实现45-46
• 4.1.2 基于CAN总线的通信设计46-48
• 4.2 环流抑制器的设计48-52
• 4.2.1 硬件环流抑制方法48-49
• 4.2.2 零序环流抑制器的设计49-52
• 4.3 硬件电路设计52-55
• 4.3.1 采样电路设计52-53
• 4.3.2 保护电路设计53-54
• 4.3.3 驱动电路设计54-55
• 第5章 实验结果55-73
• 5.1 仿真结果及分析55-66
• 5.2 实验波形及分析66-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第6章 总结与展望73-75
• 6.1 全文总结73
• 6.2 后续工作展望73-75
• 参考文献75-81
• 作者简历81

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