5kW光伏微网逆变器的研制

【摘要】：为解决能源供求矛盾,改善地球环境,世界各国加快了对新能源的开发特别是对清洁可再生能源的研究利用。分布式发电是近些年倍受关注的一种发电形式,它既保护了环境,又节约了能源,实现了能源利用的多样化,被认为是一种极有发展前途的发电技术。但是大量分布式发电接入电力系统将会对大电网的运行产生很大的影响。为了解决大电网与分布式发电之间的接入问题,微电网结构应运而生。光伏微网逆变器作为光伏微网发电系统中的关键部分,一直是各国专家学者的研究重点。由于其具有传统逆变器所不具备的一些优良特点而得到国内外学者的关注。本文主要对光伏微网逆变器的工作原理、控制策略进行了相关的研究。 首先从光伏发电系统的角度,介绍微网光伏发电系统、并网光伏发电系统、独立光伏发电系统的组成、优点与缺点等。比较了微网逆变器、并网逆变器与独立逆变器的特点与工作特性,引出光伏微网逆变器的主电路拓扑。 光伏微网逆变器分为并网运行和离网运行两种工作模式。在并网运行时,微网逆变器与市电相连,市电可视为容量无穷大的交流电压源,微网逆变器采用电流控制策略比较合适。论文重点分析了电流滞环控制,并进行控制系统建模分析。在离网运行时,光伏微网逆变器主要为本地重要负荷供电,采用电压闭环控制比较适宜。通过控制输出电容的电压,使重要负荷电压稳定,保证重要负荷的不间断供电。通过Matlab对并网和离网模式以及两种模式之间的相互切换进行仿真,仿真结果证明了本文所采用的控制方法的合理性和有效性。对硬件电路的IPM模型进行选型,LC低通滤波器参数和静态开关触发电路进行设计,对采样电路相关器件参数进行计算。 最后,对全文进行了系统的总结,对仍然存在的问题进行了总结,提出进一步的研究分析计划。 【关键词】：分布式发电 微电网 微网逆变器 并网模式 离网模式 电流滞环控制 电压闭环控制
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 分布式发电与太阳能利用9-12
• 1.1.1 世界能源状况9-10
• 1.1.2 分布式发电10
• 1.1.3 太阳能利用10-12
• 1.2 微网的研究现状12-14
• 1.2.1 微网的结构与特点13-14
• 1.2.2 微网的研究现状14
• 1.3 本课题选题意义和主要研究的内容14-16
• 1.3.1 本文的选题意义14-15
• 1.3.2 本文所作的工作15-16
• 第2章 5kW 光伏微网逆变器的组成16-20
• 2.1 逆变器的分类16-17
• 2.2 光伏微网发电系统的组成17-19
• 2.2.1 并网光伏发电系统17
• 2.2.2 独立光伏发电系统17
• 2.2.3 微网光伏发电系统17-19
• 2.3 微网逆变器与并网型逆变器、独立型逆变器的区别19-20
• 第3章 工作模式与控制策略20-32
• 3.1 微网逆变器的工作模式20-22
• 3.1.1 并网工作模式20-21
• 3.1.2 离网工作模式21-22
• 3.2 并网控制策略22-28
• 3.2.1 常见的几种电流控制方法22-25
• 3.2.2 电流滞环控制25-28
• 3.3 离网控制策略28-32
• 3.3.1 电压闭环控制系统模型的建立28-30
• 3.3.2 电压闭环控制系统中PI 参数设计30-32
• 第4章 系统仿真32-43
• 4.1 并网模式下系统仿真32-37
• 4.2 离网模式下系统仿真37-39
• 4.3 两种模式之间的切换39-43
• 4.3.1 从离网切换到并网模式的仿真40-41
• 4.3.2 从并网切换到离网模式的仿真41-43
• 第5章 硬件电路的设计43-51
• 5.1 IPM 模块的选型及驱动电路的设计43-45
• 5.1.1 IPM 的选用43-44
• 5.1.2 IPM 的驱动电路设计44-45
• 5.2 低通滤波器的设计45-46
• 5.3 静态开关及触发电路的设计46-49
• 5.4 采样电路构成及设计49-51
• 5.4.1 采样电路构成及设计49-50
• 5.4.2 交流电压电流检测电路50-51
• 第6章 总结与展望51-52
• 6.1 全文研究工作的总结51
• 6.2 对未来研究的展望51-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 附录一 硕士期间公开发表的论文57-58
• 附录二 实验样机与实验波形58-61

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