基于SVPWM的三相光伏并网逆变器的研究与设计

【摘要】：人类社会的不断发展,造成了能源的短缺、环境的恶化,因此发展绿色无污染的新能源成为了能源研究的热点,太阳能作为一种取之不尽的绿色能源受到了大力追捧,而光伏并网发电技术是未来太阳能应用的主要形式。 通过深入学习光伏并网发电技术的原理,本文最终确定以SVPWM调制技术为基础,使用基于PI、重复控制和电压前馈控制的复合式控制方法对逆变器的输出电流经变换后进行控制,以使系统输出的电流和电网电压同频同相,且使输出的电流波形谐波含量少,波形完美。本文主要内容包括以下五个方面: 1.介绍光伏发电系统的组成,重点分析了光伏发电系统的核心部件-并网逆变器的要求、工作原理以及拓扑结构。选择比较合适的三相全桥逆变器。 2.分析三相电压源型并网逆变器的三种拓扑结构以及控制策略,即L型、LC型、LCL型。分别对采用这三种不同并网滤波器的三相光伏逆变器建立状态空间数学模型,同时也分别对其并网控制策略进行深入的归纳与分析。选择了滤波性能比较好的LCL型拓扑结构作为本文的研究对象。 3.深入分析了并网逆变器的两种调制方法,即SPWM调制技术和SVPWM调制技术。选择了调制性能较好的SVPWM控制技术作为本文并网逆变器的调制方法。 4.为了改善并网电流质量,提出了基于矢量变换、电流PI控制、重复控制、电压前馈控制相结合的复合控制策略。应用这种策略到并网逆变器上大大改善了并网电流的质量,提高了系统的稳定性以及抗干扰能力。 5.基于对以上的分析,设计了10KW光伏并网逆变的仿真模型并用matlab对基于SVPWM调制技术的三相光伏并网逆变器的三种控制策略进行了仿真。通过仿真结果得出基于PI、重复控制和电压前馈控制的复合控制策略能够大大改善并网电流的质量,使逆变器能够以单位功率因数1向电网输送有功功率。 【关键词】：SVPWM 重复控制 PI控制 光伏并网逆变器
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 世界能源发展形势8
• 1.2 国外太阳能光伏发电现状8-9
• 1.3 我国太阳能光伏当今现状及发展前景9-10
• 1.4 太阳能光伏发电系统分类10
• 1.5 本文研究的主要内容10-12
• 第二章 光伏并网逆变器的原理与实现12-29
• 2.1 光伏并网发电系统的组成12-14
• 2.1.1 概述12-13
• 2.1.2 光伏发电系统各组成部件的功能13-14
• 2.2 光伏并网逆变器分析14-19
• 2.2.1 对并网逆变器的要求14-15
• 2.2.2 并网逆变器的工作原理与拓扑结构15-19
• 2.3 三相电压源并网逆变器拓扑结构及建模19-28
• 2.3.1 基于L 型滤波器三相光伏并网逆变器的数学模型及控制方法20-23
• 2.3.2 LC 型滤波器三相光伏并网逆变器的数学模型与控制方法23-26
• 2.3.3 LCL 型滤波器的三相并网光伏逆变器的数学模型与控制方法26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 逆变器的调制方式29-41
• 3.1 SPWM 控制技术29-35
• 3.1.1 SPWM 调制法原理29-30
• 3.1.2 单极性SPWM 调制方法30
• 3.1.3 双极性SPWM 调制方法30-32
• 3.1.4 三相SPWM 调制技术32-35
• 3.2 SVPWM 调制技术35-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第四章 并网逆变器控制策略41-53
• 4.1 重复控制41-50
• 4.1.1 内模原理41-43
• 4.1.2 重复控制的基本原理43-45
• 4.1.3 重复控制系统的基本结构45-47
• 4.1.4 重复控制器的性能分析47-50
• 4.2 电压前馈控制50-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第五章 基于SVPWM 光伏逆变器的搭建与仿真53-67
• 5.1 主电路及控制电路整体结构与分析53-55
• 5.2 仿真模型搭建及各模块的参数设计55-66
• 5.2.1 基于PI 控制的SVPWM 光伏逆变器的模型搭建与仿真56-59
• 5.2.2 基于PI-重复控制的SVPWM 光伏逆变器的模型搭建与仿真59-63
• 5.2.3 基于PI-重复控制及前馈控制的SVPWM 光伏逆变器的模型搭建与仿真63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-68
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 发表论文和参加科研情况说明71-72
• 致谢72

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