可并网运行光伏逆变器的研制

【摘要】： 随着太阳能光伏发电系统的广泛应用,众多领域对高品质可并网逆变装置的需求更加迫切。本文在对光伏并网逆变装置进行理论分析的基础上,研制开发了一套基于C8051F040单片机的并网逆变装置样机。取得了以下成果: 根据并网逆变装置的特点,提出了一种将多变量双环控制和同步锁相控制相结合的控制策略。多变量双环控制用于电流的实时跟踪,消除了只采用单环控制所存在的原理性误差;同步锁相控制则保证了逆变器输出电流与电网电压的同步。 对以C8051F040单片机为控制核心的光伏并网逆变装置的主电路及控制部分硬件进行了整体设计,并对系统进行了硬件和软件的抗干扰设计。给出了主电路、驱动及保护电路、滤波等电路的具体设计参数。 根据装置的控制功能,完成了控制部分的软件设计,并利用Delphi编程语言,实现了并网逆变器与上位机之间的数据传输,建立了良好的人机界面,为逆变器远程管理和监控提供了方便。 试验及测试结果表明,本文设计的可并网逆变系统输出波形质量好,工作可靠性高,在进一步完善后,可以投入工业化应用。 【关键词】：光伏并网 逆变 双环控制 同步锁相 C8051F040
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 论文研究背景及意义7-8
• 1.2 太阳能并网发电系统的广阔前景8-10
• 1.2.1 太阳能光伏并网发电系统的优点8-9
• 1.2.2 并网发电是太阳能光伏利用的发展趋势9
• 1.2.3 太阳能并网发电的国内国际形势9-10
• 1.3 国内外在太阳能光伏发电并网逆变装置方面的现状10-11
• 1.4 本论文研究的主要内容11-13
• 2 光伏并网系统的基本原理及逆变装置设计方案13-23
• 2.1 典型的太阳能光伏并网发电系统基本原理13-18
• 2.1.1 太阳能光伏并网发电系统的分类及基本原理13-17
• 2.1.3 太阳能电池阵列17-18
• 2.1.4 蓄电池18
• 2.2 国外太阳能光伏并网发电逆变装置18-20
• 2.3 并网逆变装置设计方案综述20-23
• 2.3.1 系统的性能指标20-21
• 2.3.2 具体设计方案21-22
• 2.3.3 本论文任务22-23
• 3 控制方案分析与设计23-37
• 3.1 光伏并网逆变控制目标23
• 3.2 光伏并网逆变控制策略23-33
• 3.2.1 内环控制分析24-28
• 3.2.2 外环控制分析28-29
• 3.2.3 同步锁相环29-33
• 3.3 逆变器电流跟踪控制方式33-37
• 3.3.1 电流滞环瞬时比较控制方式33-34
• 3.3.2 定时控制的电流瞬时值比较方式34
• 3.3.3 abc 型电流控制方式34-35
• 3.3.4 软件电流预测控制方式35-37
• 4 光伏并网逆变器主电路与控制电路设计37-51
• 4.1 主电路设计37-40
• 4.1.1 主电路结构选择37-38
• 4.1.2 主电路元器件选择38-40
• 4.2 控制电路设计40-48
• 4.2.1 单片机C8051F040 简介40-41
• 4.2.2 控制电路结构和实现41-43
• 4.2.3 驱动电路设计43-48
• 4.3 系统抗干扰设计48-51
• 4.3.1 硬件抗干扰设计48-49
• 4.3.2 软件抗干扰设计49-51
• 5 控制系统软件设计51-58
• 5.1 主程序设计51-55
• 5.1.1 并网运行子程序设计51-54
• 5.1.2 独立运行子程序设计54-55
• 5.2 中断程序设计55-56
• 5.3 上位通讯程序设计56-58
• 6 试验波形与电路调试58-62
• 6.1 试验波形58-60
• 6.1.1 驱动部分输出电压波形58
• 6.1.2 逆变器交流侧输出的电压和电流波形58-60
• 6.2 电路调试60-62
• 6.2.1 逆变硬件电路部分60
• 6.2.2 系统整体调试60-61
• 6.2.3 系统总体性能61-62
• 7 结论与展望62-64
• 7.1 结论62
• 7.2 展望62-64
• 附录64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 攻读学位期间发表的论文70

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