户用型可并网单相光伏逆变器的研究

【摘要】：为满足小型用户需求,屋顶式太阳能系统等分布式发电系统受到越来越多的重视。其特点是所发的电能可直接分配到用户的用电负载上,多余或不足的电力通过联接电网来调节。光伏逆变器是光伏并网发电系统的核心,其性能对整个光伏发电系统的性能起决定性的作用,所以深入研究光伏逆变器对提高光伏发电效率、降低发电成本具有重要的意义。 本文以TI公司生产的基于TMS320F28035的可再生能源开发套件(C2000Renewable Energy Developer's Kit)为基础,对光伏逆变器进行了深入的研究。 首先,讨论了光伏逆变器拓扑结构的分类,将其分为隔离型和非隔离型两大类。针对本课题介绍了光伏逆变系统的硬件结构以及逆变器主电路拓扑。本文主要研究的是光伏系统的逆变(DC-AC)部分,并从理论的角度详细分析了单相并网光伏逆变器的工作原理。 其次,详细介绍了分别满足于独立和并网运行模式的滤波器结构和元件参数的设计方法,绘制了相应的幅频特性图。通过MATLAB/Simulink建立电路模型,仿真得到较好的滤波输出波形,验证了滤波器设计及参数选取的合理性。最后通过理论设计参数与实际电路参数的仿真结果对比分析,得知在实际应用中滤波参数的选择要综合考虑滤波效果及成本等多重因素。 随后,对光伏并网逆变器主要的控制方式进行了对比分析。针对不同的控制策略,分别在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建光伏逆变系统并网仿真模型。从仿真结果可以看出,逆变输出并网电流可以很好地跟踪电网电压。通过改变正弦波参考电流和电网电压的相位差可以实现并网电流与电网同频同相,也即单位功率因数并网。 最后,对光伏实验平台的硬件电路及软件编程进行了详细地分析和研究。并通过多次实验测得大量实验波形,从实验结果看到：实验结果与仿真结果基本相同；逆变输出电压波形基本为正弦波,并且可以很好地跟踪过零检测脉冲,从而可以跟踪电网电压实现并网。 【关键词】：光伏逆变器 并网 逆变控制 光伏套件
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 光伏发电的背景及意义9
• 1.2 全球光伏产业概况9-11
• 1.3 我国光伏产业的发展现状及前景11-14
• 1.4 光伏发电系统14-16
• 1.4.1 光伏发电系统的构成14
• 1.4.2 光伏发电系统的分类14-16
• 1.5 论文主要研究内容16-17
• 第2章 光伏逆变系统主电路及工作原理分析17-24
• 2.1 光伏逆变器拓扑结构的分类17-19
• 2.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构17-18
• 2.1.2 非隔离型并网逆变器结构18-19
• 2.2 光伏逆变器电路拓扑结构及工作原理19-23
• 2.2.1 光伏逆变电源硬件结构框图19-20
• 2.2.2 光伏逆变器主电路及技术指标20-21
• 2.2.3 光伏逆变器工作原理21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 光伏逆变器输出滤波器的设计24-31
• 3.1 独立运行时LC滤波器的设计与仿真24-25
• 3.2 并网运行时LCL滤波器的设计与仿真25-27
• 3.3 抑制谐振尖峰的滤波器结构27-28
• 3.4 系统开环电路仿真28-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 光伏并网逆变器控制策略及模型的研究31-38
• 4.1 光伏并网逆变器控制策略31-32
• 4.2 并网运行模式控制系统的分析、设计与仿真32-37
• 4.2.1 控制系统模型及原理分析32-33
• 4.2.2 并网运行模式控制系统仿真33-37
• 4.3 本章小结37-38
• 第5章 基于光伏套件的逆变实验及分析38-49
• 5.1 控制系统结构框图38
• 5.2 系统模块图38-39
• 5.3 系统电气规格39
• 5.4 软件设计部分39-43
• 5.4.1 状态机函数与中断服务子程序40-42
• 5.4.2 上位机软件设计42-43
• 5.5 硬件设计部分43-46
• 5.5.1 控制卡接口44
• 5.5.2 逆变模块44-45
• 5.5.3 过零检测部分45
• 5.5.4 DC/DC升压部分45-46
• 5.6 实验波形及分析46-48
• 5.7 本章小结48-49
• 第6章 结论与展望49-51
• 参考文献51-54
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果54-55
• 致谢55-56
• 作者简介56

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