10kW三相光伏并网逆变器的研究

【摘要】：煤、石油、天然气等化石能源的大量开发及利用不仅造成环境日益恶化，并且这些一次能源可开采量已经越来越少，因而发展清洁干净的新能源已经势在必行。太阳能资源丰富，潜力巨大，无污染，是未来主要开发的新能源之一。世界各国对其中的光伏发电技术非常重视，而光伏并网逆变器是光伏发电技术的主要研究内容之一。数字信号处理芯片DSP的快速发展，使得光伏并网逆变器的控制算法得以实现。本文以TMS320F2812型DSP作为控制芯片，对10kW光伏并网逆变器进行了深入研究。 首先本文分析了光伏并网逆变器的研究背景及意义和国内外的发展现状，并且对逆变器的构成、类别、拓扑结构进行了相关论述。 其次对光伏电池的基本工作原理和特性进行了介绍，详细分析了光伏阵列最大功率跟踪的原理和控制算法，通过改变功率开关管的占空比达到最大功率点跟踪的目的。 随后本文对并网逆变器的选型原理等进行了详细介绍，在分析几种常用的输出电流控制算法后重点论述了模糊控制的发展和原理，通过模糊控制调节滞环宽度，实现开关频率的变化范围减小。 最后针对10kW三相光伏并网逆变器进行了设计和仿真。主电路选用DC-DC升压电路和DC-AC逆变电路的两级电路结构。并设计了检测、驱动和保护电路。在此基础上对光伏并网逆变器进行了仿真分析。仿真结果表明：通过模糊控制方法，光伏阵列能快速响应，达到最大功率点，逆变器中输出的电流和电网中的电压，频率和相位一致，功率因数为1，且跟踪速度快，谐波含量少。 【关键词】：太阳能 光伏并网逆变器 最大功率点跟踪 DSP
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-17
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 光伏发电系统的概述9-13
• 1.2.1 光伏发电系统的组成9-10
• 1.2.2 光伏发电系统的分类10
• 1.2.3 光伏发电系统的拓扑结构10-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.3.1 国外光伏并网发电的发展及其现状13-14
• 1.3.2 国内光伏发电技术的发展及其现状14-15
• 1.4 本文的主要工作内容15-17
• 第2章 光伏发电系统最大功率跟踪17-28
• 2.1 光伏电池工作原理及特性17-19
• 2.1.1 光伏电池基本工作原理17-18
• 2.1.2 光伏电池的等效电路及伏安特性18-19
• 2.2 最大功率跟踪原理及控制策略19-22
• 2.2.1 最大功率跟踪原理20-21
• 2.2.2 最大功率跟踪控制电路21-22
• 2.3 最大功率控制的实现22-23
• 2.4 最大功率跟踪的方法23-27
• 2.4.1 干扰观察法23-24
• 2.4.2 电导增量法24-26
• 2.4.3 恒定电压法26-27
• 2.4.4 模糊控制法27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 并网逆变器及控制算法研究28-40
• 3.1 并网逆变器输入输出方式的选择28-29
• 3.2 逆变器主电路中隔离方式的选择29-30
• 3.3 光伏并网逆变器运行的原理30-31
• 3.4 并网逆变器输出电流的一般控制算法31-33
• 3.5 模糊控制变环宽光伏逆变器33-37
• 3.5.1 滞环宽度和开关频率的关系33-34
• 3.5.2 模糊控制的产生及发展34
• 3.5.3 模糊控制系统的组成及原理34-35
• 3.5.4 模糊控制系统的设计35-37
• 3.5.5 模糊控制在并网逆变器中的应用37
• 3.6 并网逆变器中数字锁相环技术37-39
• 3.6.1 数字锁相环的原理38
• 3.6.2 数字锁相环的设计38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第4章 10kW 三相光伏逆变器的设计40-48
• 4.1 三相光伏并网逆变器的原理图及参数要求40
• 4.2 并网逆变器主电路参数设计40-43
• 4.2.1 前级 DC-DC 升压电路参数设计40-42
• 4.2.2 后级 DC-AC 逆变电路参数设计42-43
• 4.3 并网逆变器控制电路的设计43-47
• 4.3.1 控制芯片的选择43-44
• 4.3.2 信号的检测电路44-45
• 4.3.3 驱动电路的设计45-46
• 4.3.4 保护电路的设计46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 10KW 三相光伏并网逆变器的仿真研究48-60
• 5.1 光伏并网逆变器的仿真软件48
• 5.2 光伏阵列仿真模型构建48-50
• 5.3 10KW 光伏阵列最大功率点跟踪（MPPT）仿真50-55
• 5.4 10KW 三相并网逆变器仿真55-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 6.1 本文总结60
• 6.2 工作展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录66

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