基于DSP光伏并网逆变器的控制策略研究

【摘要】：太阳能作为一种清洁无污染的、可再生能源正慢慢的应用于各种场合。而光伏发电除了供给独立负载之外，还需要与电网并网。光伏并网发电系统研究的核心问题为：太阳能电池工作的最大功率点跟踪、逆变器拓扑结构及其控制策略、并网时的逆变器输出的电流电压与电网同步问题、防孤岛技术、逆变器输出电能的计算等。 本文以三相光伏并网发电系统为研究对象，对三相光伏并网发电中的一些关键技术进行了详细的研究，主要内容如下： 1．研究了国内外光伏产业发展的现状，分析了日本，德国，美国等发达国家在光伏发电产业上的现状与发展趋势。概要的介绍各国在光伏产业的政策，总结出我国在这方面的不足。本文也对光伏发电系统的分类，拓扑结构等进行了详细叙述。 2．对光伏发电系统中的太阳能电池进行了数学建模，并用Matlab/Simulink仿真工具进行了仿真分析，得出最大功率跟踪（MPPT）的必要性。详细研究了目前常用的最大功率跟踪算法，并给出了各自的算法实现流程图，并分析各自的优缺点。 3．分析三电平逆变器的工作原理及其拓扑结构，研究并网逆变器的控制策略，对三相光伏并网逆变器硬件、软件进行设计。给出本文采用的基于空间电压向量脉宽调制（SVPWM）的PI电流控制策略的理论分析过程。 4．分析空间电压向量脉宽调制（SVPWM）基本原理，编写空间电压向量脉宽调制（SVPWM）算法软件，并给出了数字信号处理器（DSP）TMS320F2407上实现的方法，分析证明了其正确性。 【关键词】：光伏三电平逆变器 SVPWM 中点电压平衡 MATLAB/Simulink 数字信号处理器（DSP）
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 引言10
• 1.1 背景10-11
• 1.2 国内外光伏发电发展11-12
• 1.2.1 国外光伏发电11
• 1.2.2 我国光伏发电11-12
• 1.3 光伏系统简述12-14
• 1.3.1 独立光伏系统12-13
• 1.3.2 并网光伏系统13-14
• 1.4 光伏并网系统关键技术14-15
• 1.4.1 最大功率跟踪14-15
• 1.4.2 孤岛效应15
• 1.4.3 并网系统拓扑15
• 1.5 论文工作15-16
• 第二章 光伏电池的输出特性和最大功率跟踪16-26
• 2.1 光伏电池16-20
• 2.1.1 光伏电池工作原理与数学模型16-17
• 2.1.2 光伏电池输出特性17-20
• 2.2 最大功率跟踪20-21
• 2.3 光伏电池常用的最大功率跟踪方法21-25
• 2.3.1 恒压跟随法21-22
• 2.3.2 扰动观察法22
• 2.3.3 电导增量法22-25
• 2.3.4 变步长电导增量法25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 三电平 NPC 逆变器工作原理分析26-42
• 3.1 三电平逆变器背景介绍26-29
• 3.1.1 飞跨电容箝位型三电平逆变器27
• 3.1.2 级联型三电平逆变器27-28
• 3.1.3 二极管箝位型三电平逆变器28-29
• 3.2 NPC 三电平逆变器基础29-34
• 3.2.1 NPC 三电平逆变器两种拓扑比较29-31
• 3.2.2 NPC 三电平逆变器工作过程分析31-34
• 3.3 NPC 三电平逆变器 SVPWM34-37
• 3.3.1 空间电压调制技术简述34-35
• 3.2.2 作用时间35-37
• 3.4 直流侧中点电流与电压矢量的关系37-41
• 3.4.1 三电平逆变器直流侧电容 C1 和 C2 电压的平衡39-41
• 3.5 小结41-42
• 第四章 并网逆变控制42-56
• 4.1 双同步参考系42-45
• 4.2 解耦双同步参考系分析45-49
• 4.3 解耦双旋转坐标系锁相环的结构及软件实现49-51
• 4.3.1 解耦双旋转坐标系锁相环的结构49-50
• 4.3.2 解耦双旋转坐标系锁相环的软件实现50-51
• 4.4 并网电流的控制51-54
• 4.4.1 并网电流控制方法分类51-52
• 4.4.2 基于 dq 坐标系的 PI 控制52-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第五章 三相光伏并网逆变器的软硬件实现56-66
• 5.1 三电平并网逆变器功率电路的设计56-57
• 5.2 控制电路设计57-61
• 5.2.1 电流采样电路57-58
• 5.2.2 直流母线和电网电压采样58-59
• 5.2.3 驱动电路设计59
• 5.2.4 控制板设计59-61
• 5.3 系统控制软件设计61-64
• 5.3.1 并网控制软件设计61-63
• 5.3.2 带线性负载控制软件63-64
• 5.4 三电平 SVPWM 算法的 DSP 实现64
• 5.4.1 大扇区号判断64
• 5.5 本章总结64-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72

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