光伏三相逆变器的设计与研究

【摘要】：当前,地球上化石能源逐年减少,世界各国必须找寻新的替代能源。太阳能作为一种可再生清洁能源受到人们的青睐。太阳能光伏发电成为新能源开发利用领域的一个重要方向。三相光伏逆变器的出现为太阳能使用提供了有利工具。 本文设计了光伏发电系统逆变器的主电路结构,并给出了前级DC/DC电路和后级DC/AC桥式逆变电路的详细设计过程,根据主电路前后级基本的电路原理和实际系统指标,设计出了主电路参数,同时还给出了采样电路的设计方案。本系统采用Myway公司的开发平台PE-EXPERTII作为该系统的控制核心,该平台是基于TI公司的高数浮点型DSP(TMS320VC33-150MHz)的高速控制系统,可实现多种控制以及多通道PWM输出。 在完成硬件基础上按照各部分的设计要求,对光伏发电系统各部分进行调试,包括Boost电路恒压控制的调试,Boost电路和DC/AC电路的联合调试以及整个系统的恒压恒流同步调试等。 最后在光伏三相逆变器硬件基础上对扰动观测法扰动步长的选定进行实验,选定了最合适的扰动观测法的扰动步长和扰动周期。并进行瞬时扫描法的可行性实验,确认瞬时扫描法能实现最大功率跟踪。并进行比较实验,比较太阳能电池板在无阴影的情况下和局部阴影情况下,以及不同大小阴影情况下,扰动观测法和瞬时扫描法进行最大功率跟踪太阳能电池功率的输出情况。验证了瞬时扫描法相比于扰动观测法更适合于局部阴影条件下太阳能电池最大功率跟踪。 【关键词】：光伏系统 光伏阵列 阴影覆盖 最大功率跟踪 升压斩波电路 逆变器
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 能源危机与光伏发电10-11
• 1.2 光伏发电现状及发展11-12
• 1.2.1 世界光伏市场回顾11
• 1.2.2 中国光伏产业发展11-12
• 1.3 光伏发电系统介绍12-14
• 1.3.1 光伏发电系统的构成12-13
• 1.3.2 光伏发电系统的分类13-14
• 1.4 最大功率点跟踪的含义和控制方法14-16
• 1.4.1 最大功率跟踪概念14-15
• 1.4.2 最大功率点跟踪的控制方法15-16
• 1.5 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 三相光伏逆变器硬件设计18-30
• 2.1 光伏逆变器的基本结构18
• 2.2 前级DC/DC电路18-22
• 2.2.1 Boost电路原理分析19-20
• 2.2.2 电路参数计算及器件选型20-22
• 2.3 后级DC/AC电路22-25
• 2.3.1 桥式逆变电路的硬件设计22-25
• 2.4 保护电路设计25-26
• 2.5 测量电路设计26
• 2.5.1 电压测量电路26
• 2.5.2 电流测量电路26
• 2.6 三相光伏发电系统构建26-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 三相光伏逆变器的软件设计30-38
• 3.1 三相光伏发电系统控制策略30
• 3.2 系统的软件流程30-31
• 3.3 扰动观测法软件设计31-33
• 3.4 瞬时扫描法软件设计33-35
• 3.5 电压电流采样程序35-37
• 3.5.1 算术平均滤波法35-36
• 3.5.2 电压电流采样程序36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 三相光伏逆变器实验调试与结果分析38-45
• 4.1 前级DC/DC调试实验38-40
• 4.1.1 DC/DC校验实验38-39
• 4.1.2 Boost电路恒压控制39-40
• 4.2 后级电路DC/AC逆变电路校验实验40-41
• 4.3 DC/DC电路和DC/AC电路联调实验41-42
• 4.4 三相光伏发电系统中最大功率跟踪实现42-43
• 4.4.1 登山法的实现42-43
• 4.4.2 瞬时扫描法的实现43
• 4.5 三相光伏逆变器长时间工作验证实验43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第五章 三相光伏逆变器下的微扰观察法和瞬时扫描法的实验研究45-53
• 5.1 太阳能电池输出特性45-46
• 5.2 微扰观察法的验证实验46-47
• 5.2.1 微扰观察法扰动步长△v的选定46
• 5.2.2 扰观察法周期△t的选定46-47
• 5.3 微扰观察法和瞬时扫描法的比较实验研究47-52
• 5.3.1 太阳能电池无阴影覆盖情况下比较实验47-48
• 5.3.2 太阳能电池部分遮盖情况下太阳能电池输出特性48-49
• 5.3.3 实际阴影下的比较实验49-51
• 5.3.4 阴影覆盖下微扰观察法和瞬时扫描法差异分析51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-55
• 6.1 总结53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 作者攻读硕士期间发表的文章59-60

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