大功率三相光伏并网逆变器的研究和设计

【摘要】：近年来,日渐严重的能源问题,尤其是不可再生资源的短缺,使人类已经意识到了能源危机。因此,各国积极地鼓励可再生资源的开发利用,这使得光伏行业得到了快速发展,也给大功率的并网光伏逆变器的设计带来了新的需求。光伏并网逆变器是决定整个光伏发电系统是否能够稳定、安全、可靠、高效地运行的一个主要因素,同时也是影响整个系统使用寿命的主要因素。 本文在详细推导了光伏阵列的数学模型和搭建了光伏阵列电磁暂态模型的基础上分析了光伏阵列的输出特性以及外部环境变化对其影响,理论推导出光伏系统MPPT控制的实质,在总结常用MPPT方法的优缺点的基础上得出了改进后的扰动观测法,仿真结果验证了所提出的控制策略的正确性。 建立了单级式光伏并网逆变器的数学模型,在此基础上设计了在理想电网条件下大功率光伏并网逆变器的控制策略,仿真结果验证了所提出的控制策略的正确性。然后,基于理论分析和研究,本文研制了一台100kW光伏逆变器样机。从软硬件设计两方面描述了设计过程,重点介绍了孤岛保护的软件实现方式。最后,通过系统测试,验证了所提出大功率三相光伏并网逆变器设计方案可行、经济、具有较强的竞争力。 【关键词】：光伏并网逆变器 MPPT 控制策略 孤岛保护
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景与意义10
• 1.2 国内外光伏发电概况10-12
• 1.3 光伏并网逆变器介绍12-14
• 1.4 光伏并网逆变器研究现状和发展趋势14-15
• 1.5 本文的主要工作15-16
• 第二章 大功率光伏并网逆变器模型及控制策略研究16-42
• 2.1 光伏阵列16-22
• 2.1.1 光伏阵列模型建立16-19
• 2.1.2 光伏阵列模型仿真19-22
• 2.2 MPPT模型及算法22-29
• 2.2.1 MPPT控制的实质22-23
• 2.2.2 几种MPPT算法简介23-25
• 2.2.3 MPPT控制算法改进25-26
• 2.2.4 MPPT模型仿真26-29
• 2.3 并网逆变控制模型及控制策略29-41
• 2.3.1 大功率光伏并网逆变器电路结构29-30
• 2.3.2 并网控制模型建立30-34
• 2.3.3 并网控制策略34-37
• 2.3.4 PWM驱动信号产生原理37-38
• 2.3.5 并网控制仿真38-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第三章 大功率光伏并网逆变器的设计与实现42-64
• 3.1 总体设计方案42-43
• 3.2 逆变器硬件设计43-57
• 3.2.1 主回路硬件设计43-50
• 3.2.2 控制器设计50-54
• 3.2.3 散热器设计54-57
• 3.3 逆变器软件设计57-62
• 3.3.1 主程序57-58
• 3.3.2 控制中断子程序58-59
• 3.3.3 故障处理子程序59-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第四章 大功率三相光伏并网逆变器实验与分析64-72
• 4.1 逆变器并网运行实验64-65
• 4.2 MPPT控制实验65-66
• 4.3 并网性能指标实验66-69
• 4.4 电网电压、频率响应实验69
• 4.5 孤岛保护实验69-71
• 4.6 温度实验71
• 4.7 本章小结71-72
• 第五章 总结与展望72-74
• 5.1 论文主要工作总结72
• 5.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 作者简介78-82
• 学位论文数据集82

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