光伏并网逆变器的研究

【摘要】： 世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭,促使了对新能源的开发和发展。具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视,各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。其中,光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义,仅在过去五年,光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。 本文根据逆变器结构以及光伏发电阵列特点,提出了基于DC-DC和DC-AC两级并网逆变器的结构。基于DC-DC和DC-AC电路的相对独立性,分别对DC-DC和DC-AC进行详尽分析,并提出了新的控制策略。在DC-DC转换器中,采用了Boost电路对太阳能阵列输出电压进行调制,并对系统进行最大功率点跟踪。针对固定电压法和扰动法跟踪最大功率点的缺点,提出三点最小二乘最大功率点跟踪的新算法,实验证明了该算法能够准确而迅速的跟踪系统最大功率点,从而提高系统的利用率,稳定系统的输出电压。在DC-AC转换器中,采用输出电流控制,根据正弦脉冲宽度调制的缺点,提出空间矢量脉冲宽度调制方法对逆变器进行控制,从而提高直流侧电压的利用率,减少谐波。基于SVPWM的控制原理,建立系统模型,结果表明输出电流与电网电压保持同相位,从而证明了该控制算法的可行性。 在提出新的控制策略的基础上,对2kW的三相并网逆变器进行硬件设计,包括主电路DC-DC和DC-AC,驱动电路以及电压电流检测电路,过零检测电路等,为类似结构的光伏并网逆变器提供了设计参考。 【关键词】：太阳能 光伏并网 最大功率点跟踪 最小二乘法 空间矢量脉冲宽度调制
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的背景10-11
• 1.2 光伏并网逆变器技术11-12
• 1.3 光伏并网逆变器国内外研究现状12-14
• 1.3.1 国外的研究现状12-13
• 1.3.2 国内的研究现状13-14
• 1.4 光伏并网逆变器的发展趋势14
• 1.5 本文内容安排14-16
• 第2章 系统的总体设计及工作原理16-24
• 2.1 系统的总体设计16-17
• 2.2 逆变器分类17-21
• 2.2.1 逆变器的拓扑分类17-18
• 2.2.2 逆变器的回路方式18-20
• 2.2.3 系统总体方案20-21
• 2.3 系统的工作原理21-23
• 2.3.1 前级Boost 电路的工作原理21-23
• 2.3.2 后级单相全桥逆变器的工作原理23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 太阳能电池特性及其最大功率跟踪控制24-35
• 3.1 太阳能电池的基本原理以及工作特性24-27
• 3.1.1 太阳能电池的基本原理和构造24-25
• 3.1.2 光伏电池的Simulink 仿真25-27
• 3.2 光伏系统最大功率跟踪的方法27-30
• 3.2.1 固定电压法27
• 3.2.2 扰动观察法27-30
• 3.3 MPPT 的新算法—三点最小二乘30-34
• 3.3.1 三点最小二乘法MPPT 跟踪原理30-31
• 3.3.2 三点最小二乘法的MPPT 仿真实现31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 逆变器的控制策略研究和仿真实现35-49
• 4.1 电流跟踪控制方式35-36
• 4.1.1 电流滞环瞬时比较方式35-36
• 4.1.2 三角波比较方式的电流跟踪方式36
• 4.2 SVPWM 的控制的原理36-38
• 4.2.1 SVPWM 的特点36-37
• 4.2.2 SVPWM 的原理37-38
• 4.3 SVPWM 的实现38-42
• 4.3.1 参考电压所在扇区的判断38-41
• 4.3.2 各个扇区开关持续时间的计算41-42
• 4.4 光伏逆变SVPWM 控制设计和仿真实现42-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 系统硬件设计49-62
• 5.1 系统的性能指标49
• 5.2 主电路参数的设计49-58
• 5.2.1 DC-DC 部分主电路设计50-54
• 5.2.2 DC-AC 部分主电路设计54-56
• 5.2.3 主电路的系统原理图56-58
• 5.3 模拟信号检测与调理电路58-61
• 5.3.1 电压检测调理电路设计58-59
• 5.3.2 电流检测调理电路设计59
• 5.3.3 故障检测电路设计59-60
• 5.3.4 过零检测电路设计60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67-68
• 致谢68

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