光伏发电系统的并网逆变器的研究与开发

【摘要】：光伏并网发电技术随着越来越多人的研究和关注,正在不断地走向成熟。在不久的将来,光伏并网发电一定会在电力领域中起着举足轻重的地位。本文结合实践项目对于光伏并网逆变器的拓扑结构、控制方式等问题进行了深入细致的研究完成了50kW三相单级型光伏逆变器的研究和研制工作。主要包括以下几个方面: (1)研究分析了并网光伏发电系统的组成结构,对并网逆变器的各种不同类型进行了详细的分析,根据设计的要求选取了适合研究的逆变器拓扑结构,在此基础上分析了逆变器的工作原理。为接下来整个系统的研究打下了很好的基础。 (2)分析了并网逆变器要实现的控制目标,在此基础上详细分析了各种不同的控制策略。针对三相电流控制存在的问题,在建立了三相并网逆变器的数学模型的基础上,提出了一种基于前馈解耦SVPWM的电流控制策略方法,并介绍了电压空间矢量SVPWM的原理和实现方法。在此控制策略的基础上设计了电流控制器的PI参数,分析了控制参数对系统的影响。应用Matlab中的Simulink仿真工具对以上的控制策略和参数的设计进行动态仿真分析,证明了以上理论的可行性和正确性,为以后实际电路的设计提供参考。 (3)在理论分析和仿真的基础上,进行了基于DSP数字控制的系统硬件部分设计,包括功率电路的硬件设计、功率开关器件IGBT驱动电路的设计和控制电路的硬件设计。绘制了各部分电路设计的原理图和PCB图。搭建完成了试验系统的主功率回路。 (4)给出基于DSP的控制系统软件设计,包括SVPWM的算法实现。提出了一种基于坐标变换的软件锁相的算法实现等。分别根据上述算法设计了各部分相对应的程序流程图。应用CCS3.3软件和C语言进行了软件编程。 (5)最后在研制的系统上进行了实验运行,给出了实验结果波形图。验证了提出的控制理论的正确性。 【关键词】：光伏发电 并网逆变器 SVPWM PI控制 前馈解耦 DSP
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景和意义9
• 1.2 光伏并网发电技术的国内外发展现状9-11
• 1.3 光伏发电并网逆变器的研究发展方向11-12
• 1.4 本文所做的工作12-14
• 第2章 三相并网逆变器的拓扑结构设计及原理14-21
• 2.1 光伏发电系统介绍14-16
• 2.2 并网逆变器的系统拓扑设计16-18
• 2.2.1 并网逆变器的结构类型分析和选择16-18
• 2.2.2 系统的主电路结构设计18
• 2.3 并网逆变器的工作原理分析18-21
• 第3章 三相逆变器的控制策略分析和仿真研究21-34
• 3.1 并网逆变器的控制目标21
• 3.2 并网逆变器的控制方式分析21-22
• 3.3 电压空间矢量SVPWM 控制22-26
• 3.3.1 空间矢量SVPWM 的原理及特点22-24
• 3.3.2 空间矢量SVPWM 的简化算法实现24-25
• 3.3.3 SVPWM 控制的仿真实现25-26
• 3.4 基于前馈解耦SVPWM 的电流PI 控制策略26-31
• 3.4.1 三相并网逆变器的数学模型分析26-27
• 3.4.2 前馈解耦控制策略27-29
• 3.4.3 电流控制器分析设计29-31
• 3.5 系统控制策略仿真分析31-34
• 第4章 基于DSP 的逆变器硬件系统设计34-47
• 4.1 主功率电路硬件设计34-36
• 4.1.1 IGBT 的选择34-35
• 4.1.2 工频隔离变压器设计35
• 4.1.3 交流侧滤波电感设计35-36
• 4.1.4 直流侧稳压电容设计36
• 4.2 IGBT 驱动电路设计36-39
• 4.3 控制电路硬件设计39-47
• 4.3.1 控制芯片的选择及其最小系统设计40-42
• 4.3.2 模拟信号检测采样电路设计42-44
• 4.3.3 开关控制继电器电路设计44
• 4.3.4 串口通讯电路设计44-45
• 4.3.5 硬件电磁兼容EMC 设计45-47
• 第5章 基于DSP 的逆变器软件系统设计47-50
• 5.1 系统总体设计47-48
• 5.2 锁相环软件实现48-49
• 5.3 SVPWM 算法软件设计49-50
• 第6章 实验结果及分析50-52
• 6.1 试验环境及实物电路50
• 6.2 结果波形分析50-52
• 第7章 总结与展望52-54
• 7.1 总结52
• 7.2 不足和展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目58-59
• 详细摘要59-63

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