基于LCL滤波器的三相光伏并网逆变器研究

【摘要】：作为新型能源的光伏发电,借助太阳能电池以及电力电子技术的不断进步,还有各国政府对新能源的大力扶持,已经成为了新能源利用的主流技术之一。现今,光伏发电正向高功率密度、高效率和低成本的方向发展,光伏发电的主要形式将会是并网发电系统。新一代的电力电子器件显著提高了并网逆变器的可控性和容量,给光伏并网逆变器应用提供了一个良好的平台。本文研究的主要内容有： 如何在不同的日照、温度的条件下输出尽可能多的电能,提高系统的效率,这就在理论上和实践上提出了太阳能电池阵列的最大功率点跟踪问题。MPPT(最大功率点跟踪)是光伏系统中经常遇见的问题。本文详细地分析了常用的几种MPPT方案。对LCL型滤波器的研究,在滤波电感量相对比较小的情况之下,它对电流中的高频谐波分量抑制效果要比L型和LC型滤波器的好,这一优势能够降低系统成本和减少损耗,提高大功率并网逆变器系统动态性能。 LCL型滤波器易发生谐振,将造成系统不稳定。在电容上串联电阻能够提高系统的稳定性,但是将产生功率损耗,如果用虚拟阻抗控制算法,不仅算法复杂且成本比较高,难以实现。本文研究并网电感电流外环和电容电流内环的电流双闭环控制策略,就是用电感电流外环直流控制并网电流和功率因数,通过电容电流内环来增加系统的阻尼,抑制系统的谐振。实验结果表明,此控制策略能使系统有良好的动静态特性且易于实现,也使系统的损耗相对的减少。本文还对基于LCL型滤波器的三相并网逆变器系统进行了建模和分析,并利用Matlab进行了仿真分析。 本文用数字信号处理器(Digital Signal Processor) TMS320F2812来作为主控制芯片,在简单阐述了数字控制芯片TMS320F2812优越性和主要功能的基础之上,对基于该芯片控制的三相逆变器控制系统的软硬件结构进行分析研究,并设计了功率管隔离驱动电路、数据采样电路以及过流保护电路。并且根据本文所采用的电流双闭环控制方法,给出了三相并网逆变器系统的主程序流程图、逆变器并网工作时的控制程序流程图以及逆变器独立工作时的控制程序流程图。 【关键词】：光伏发电 LCL型滤波器 电流双闭环 主电路 MPPT DSP
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景概论11-15
• 1.1.1 现今的新能源——太阳能光伏的发展11-12
• 1.1.2 我国太阳能光伏发展现状12-13
• 1.1.3 太阳能光伏发电的发展前景13-15
• 1.2 光伏并网逆变器技术15-20
• 1.2.1 并网逆变器的拓扑结构15-18
• 1.2.2 输出滤波器分类18-20
• 1.3 本论文要做的工作20-21
• 第二章 太阳能电池和最大功率跟踪法21-35
• 2.1 太阳能电池21-24
• 2.2 最大功率跟踪24-34
• 2.2.1 恒压跟踪法25-26
• 2.2.2 扰动观察法26-28
• 2.2.3 滞环比较法原理28-31
• 2.2.4 功率回授法原理31-32
• 2.2.5 电导增量法32-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第3章 主电路及控制策略35-51
• 3.1 基于LCL滤波器的并网逆变器系统模型的建立35-39
• 3.2 并网逆变器的输出电流控制策略39-43
• 3.3 系统参数设计与仿真43-50
• 3.3.1 三相并网逆变器滤波器参数与系统控制框图43-44
• 3.3.2 三相并网逆变器仿真模型的搭建44-46
• 3.3.3 逆变器独立运行仿真46
• 3.3.4 逆变器并网运行仿真46-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 控制系统硬件和软件设计51-67
• 4.1 主电路的设计51-53
• 4.1.1 输入滤波电容的参数52
• 4.1.2 输出滤波电容电感的参数52-53
• 4.1.3 主功率开关管的选取53
• 4.2 控制电路53-57
• 4.2.1 功率管的隔离驱动电路53-54
• 4.2.2 数据采样电路54-56
• 4.2.3 过流保护电路56-57
• 4.3 控制系统软件设计57-66
• 4.3.1 芯片选择57-58
• 4.3.2 三相并网逆变系统软件设计58-59
• 4.3.3 锁相环的设计59-61
• 4.3.4 系统控制流程图61-64
• 4.3.5 补偿器的设计64-65
• 4.3.6 SPWM算法选择65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 总结与展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 学位论文评阅及答辩情况表74

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