三相三电平光伏并网逆变器的研制

【摘要】：面对能源短缺和环境污染这两大难题，光伏并网发电受到世界各国的普遍重视。并网逆变器是实现电能馈送电网的重要环节。传统的两电平逆变器效率较低，输出电流谐波高，存在很高的dv/dt和共模电压，易产生漏电流，正逐步被三电平逆变器所取代。 本文研究了三电平SVPWM调制算法，包括参考矢量所在扇区及三角形的判断、七段法SVPWM脉冲波生成的原理及实现，对三电平逆变器输出的共模电压进行了分析，提出一种共模电压冲量周期平衡的SVPWM调制策略，该策略能有效地将三电平逆变器共模电压抑制在一定范围内，明显优于传统SVPWM策略，同时兼顾了输出波形质量。 本文设计的三相三电平光伏并网逆变器采用二极管箝位型三电平拓扑作为逆变主电路，设计了针对三电平IGBT模块的驱动电路，电压、电流信号采样电路和保护电路，DSP控制板等，并总结了硬件设计过程中关于系统可靠性和电磁兼容方面的一些经验。搭建了三相三电平光伏并网逆变器的样机，并在该样机上对所提出的共模电压冲量周期平衡的SVPWM调制算法进行实验验证，实验结果与仿真一致，证明了算法的正确性。 【关键词】：光伏并网逆变器 三电平 SVPWM 共模电压
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题的背景与意义8-9
• 1.2 多电平逆变器研究现状9-12
• 1.2.1 多电平逆变器概述9-11
• 1.2.2 多电平逆变器在光伏并网系统中的应用11-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-14
• 第2章 三电平 SVPWM 调制算法和仿真研究14-30
• 2.1 三电平逆变器的电压空间矢量14-16
• 2.2 电压空间矢量的合成原则16-17
• 2.3 三电平 SVPWM 仿真模型的建立17-26
• 2.3.1 区域判断17-19
• 2.3.2 作用时间计算19-20
• 2.3.3 空间矢量的作用次序20-24
• 2.3.4 三电平拓扑电路的仿真模型24-26
• 2.4 一种抑制共模电压的 SVPWM 调制新算法26-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 三相三电平光伏并网逆变器的硬件设计30-44
• 3.1 主功率电路的设计31-33
• 3.1.1 IGBT 模块的选取31-32
• 3.1.2 直流母线电容的选取32-33
• 3.2 驱动电路的设计33-37
• 3.3 采样与保护电路设计37-40
• 3.3.1 直流母线电压采样电路37-38
• 3.3.2 并网电流采样电路38-39
• 3.3.3 电网电压采样电路39-40
• 3.4 过流保护电路的设计40
• 3.5 系统的可靠性与电磁兼容设计40-43
• 3.5.1 同一桥臂 IGBT 关断的时序40-41
• 3.5.2 大功率 PCB 板线条的载流能力41-42
• 3.5.3 PCB 板中去耦电容及储能电容的作用42
• 3.5.4 系统的电源设计42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 三相三电平并网逆变器的控制系统44-49
• 4.1 TMS320F28335 核心板44-45
• 4.2 DSP28335 核心板的转接板设计45-46
• 4.2.1 模拟信号调理接口电路45-46
• 4.2.2 PWM 信号接口46
• 4.2.3 其他功能接口46
• 4.3 DSP 的 PWM 输出配置46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 实验结果与分析49-53
• 5.1 实验介绍49-50
• 5.2 PWM 信号的验证50-51
• 5.3 共模电压抑制分析51-53
• 总结与展望53-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果58-59
• 致谢59

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