用于光伏电源的同步逆变器研究

【摘要】：太阳能作为具有战略意义的理想清洁可再生能源,越来越受到人们的重视。近几十年来,光伏发电技术得到了前所未有的发展,已成为当今利用太阳能的最主要方式之 本文对实用型小型光电互补电源系统进行研究,提出其设计思路,该系统既能单独供电,又可以并网运行,针对单相光伏逆变器基本控制电路的设计、逆变器并网控制和双模式并网逆变器的切换控制进行了系统的研究和分析。 介绍了小型光电互补电源系统的结构及工作原理,分析了其多种运行模式和运行特点。分别利用Multisim仿真工具建立锁相环跟踪控制电路、正弦波发生器电路、三角波发生器电路和SPWM比较电路,并仿真验证了其电路实现的有效性和可能性。 结合该系统的运行特性,分析了逆变器的跟踪控制策略,建立调压环节、调功环节和电流反馈环节,实现对逆变器输出信号的幅值、相位及有功功率的调节控制,提高光伏发电系统的效率 进一步对该系统存在的问题及相关技术进行研究。分析了双模式并网逆变器两种模式的切换过程以及存在的问题,深入探讨了无缝切换控制策略的思想,提出一种以传统双环控制为基础、基于间接电流算法的无缝切换方案,并进行了相应的建模仿真。 该系统造价较低,能够充分发挥光伏发电系统在电网中的作用,其控制策略快速有效,能很好的完成逆变器输出信号对市电电压、频率及相位的跟踪。 【关键词】：光伏发电 逆变电路 锁相环 同步跟踪控制 无缝切换
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 光伏发电系统9-10
• 1.3 逆变器跟踪控制技术的研究10-12
• 1.3.1 电压跟踪控制技术10-11
• 1.3.2 电流跟踪控制技术11-12
• 1.4 双模式控制及切换技术的研究12-13
• 1.4.1 双模式控制方法的研究12
• 1.4.2 切换技术的研究12-13
• 1.5 本文主要工作13-14
• 第2章 并网逆变器系统14-19
• 2.1 概述14
• 2.2 光伏发电系统14-16
• 2.2.1 独立式光伏发电系统14-15
• 2.2.2 并网式光伏发电系统15
• 2.2.3 小型光电互补式电源系统15-16
• 2.3 逆变电路的设计16-18
• 2.3.1 并网逆变器16-17
• 2.3.2 逆变器主电路的设计17-18
• 2.4 小结18-19
• 第3章 单相光伏并网逆变器控制电路设计19-37
• 3.1 概述19
• 3.2 正弦波锁相环电路的设计及仿真19-31
• 3.2.1 分频电路及滤波器的设计19-22
• 3.2.2 锁相环电压频率跟踪电路的设计及仿真22-23
• 3.2.3 基于CD4046的锁相环电路实验23-25
• 3.3.4 内、外同步信号电路的设计25-27
• 3.3.5 同步信号监测电路的设计27-29
• 3.2.6 同步正弦波发生器29-30
• 3.2.7 同步正弦波幅值和相位的控制30-31
• 3.3 同步三角波发生器31-33
• 3.4 SPWM调制波合成电路设计及仿真33-36
• 3.4.1 SPWM调制波合成电路33-34
• 3.4.2 IGBT驱动电路和死区电路的设计34-35
• 3.4.3 保护输入和启停信号控制电路的设计35-36
• 3.5 小结36-37
• 第4章 双模式逆变器无缝切换控制技术研究37-53
• 4.1 概述37
• 4.2 各种运行方式下的跟踪反馈控制37-44
• 4.2.1 独立/并网运行模式下的跟踪控制37-38
• 4.2.2 调压环节设计38-39
• 4.2.3 调功环节设计39-43
• 4.2.4 电流保护环节设计43-44
• 4.2.5 双模式并网逆变器切换过程中存在的问题44
• 4.3 孤岛检测算法44-47
• 4.4 无缝切换控制算法47-50
• 4.4.1 无缝切换的思路47-49
• 4.4.2 双模式逆变器并/离网过程分析49-50
• 4.5 仿真分析50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 总结与展望53-55
• 5.1 总结53
• 5.2 展望53-55
• 参考文献55-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果57-58
• 致谢58

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