差动三电平独立/并网光伏逆变器研究

【摘要】：近年来,环境问题日益严重,能源匮乏日益突出,严重制约了经济的持续快速健康发展。为了解决这两大问题,新型可再生能源得到各国越来越广泛的关注。太阳能因其清洁、环保、可再生,成为最有潜力的绿色能源之一,而中国太阳能资源丰富,因此合理的利用太阳能具有重大的战略意义。目前太阳能的利用以光伏利用为主,而在光伏发电系统中,光伏逆变器作为连接太阳能电池板和电网及用电设备的桥梁,具有很大的研究价值。 针对目前光伏逆变器的研究现状和发展趋势,着重研究单级式光伏逆变器,引入差动结构,结合三电平技术,提出一族非隔离式直流变换器型差动三电平逆变器。 论文选取Buck型差动三电平光伏逆变器进行分析,提出独立工作时全周期工作和半周期工作两种控制策略,对各个工作模态进行分析,通过仿真验证了拓扑和控制的正确性。 论文对Buck型差动三电平光伏逆变器在并网工作时进行研究,讨论了并网控制方法,提出了一种新颖的定频电流滞环控制策略,通过对比新颖的定频电流滞环控制和传统的电流滞环控制仿真波形图,验证了新控制方法的可行性和优越性。 论文最后对Buck型差动三电平光伏逆变器的主电路、驱动电路、检测电路等硬件电路模块进行设计,并采用DSP数字处理器芯片TMS320F2808,结合CCS4.3平台和V2仿真器进行软件控制程序的开发,完成样机的制作和调试。通过样机实验结果,进一步证明了理论分析的正确性。 【关键词】：三电平 单级式 非隔离 差动 光伏逆变器 定频滞环
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 图表目录10-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 光伏发电系统的研究背景和发展现状12-13
• 1.2 光伏发电系统的介绍13-14
• 1.2.1 光伏发电系统分类13-14
• 1.2.2 光伏发电系统条件14
• 1.3 电力电子技术在光伏发电系统中的运用和研究现状14-17
• 1.3.1 隔离型光伏逆变器15-16
• 1.3.2 非隔离型光伏逆变器16-17
• 1.4 本课题的研究意义及研究内容17-20
• 1.4.1 本课题研究意义17
• 1.4.2 本课题研究内容17-20
• 2 非隔离差动三电平逆变器拓扑族的提出20-28
• 2.1 非隔离单级逆变器研究现状20-23
• 2.1.1 基于无源网络的逆变器20-21
• 2.1.2 基于串并联组合的逆变器21-23
• 2.2 非隔离差动三电平逆变器的提出23-26
• 2.3 差动三电平逆变器工作模式分析26-27
• 2.4 小结27-28
• 3 光伏逆变器独立运行时分析28-50
• 3.1 控制方法的选取28-29
• 3.2 全周期控制29-42
• 3.2.1 工作原理分析29-32
• 3.2.2 双向TL Buck变换器建模32-35
• 3.2.3 控制电路设计35-36
• 3.2.4 仿真验证36-42
• 3.2.4.1 仿真参数的设定36
• 3.2.4.2 仿真结果与分析36-42
• 3.3 半周期控制42-48
• 3.3.1 工作原理分析43-45
• 3.3.2 控制电路设计45-46
• 3.3.3 仿真结果与分析46-48
• 3.4 小结48-50
• 4 光伏逆变器并网运行时分析50-60
• 4.1 控制方式的选取50-51
• 4.2 滞环电流控制51-54
• 4.2.1 滞环电流控制原理分析51-53
• 4.2.2 滞环电流控制开关频率分析53
• 4.2.3 滞环电流控制控制电路设计53-54
• 4.3 定频滞环电流控制54-56
• 4.4 仿真验证56-58
• 4.5 小结58-60
• 5 硬件电路的设计60-70
• 5.1 差动三电平DC-AC逆变器样机结构60
• 5.2 功率电路设计及元器件参数选取60-64
• 5.2.1 滤波电感参数设计60-62
• 5.2.2 滤波电容参数设计62-63
• 5.2.3 箝位电容参数设计63
• 5.2.4 功率开关管的选择63-64
• 5.3 检测电路的设计64-66
• 5.3.1 电压采样电路的设计64
• 5.3.2 电流采样电路的设计64-65
• 5.3.3 采样信号调理电路65
• 5.3.4 同步方波信号产生电路65-66
• 5.4 驱动电路66-67
• 5.5 死区保护电路67-68
• 5.6 小结68-70
• 6 系统软件的设计70-76
• 6.1 控制系统总体设计70-71
• 6.1.1 系统主循环程序设计70-71
• 6.1.2 系统中断程序设计71
• 6.2 SPWM波的软件设计71-72
• 6.3 数字锁相环72-74
• 6.3.1 锁相环原理72-73
• 6.3.2 数字锁相环73-74
• 6.4 PI算法74-75
• 6.5 小结75-76
• 7 实验波形与分析76-84
• 7.1 控制电路调试76-80
• 7.2 样机加电调试80-84
• 8 总结和展望84-85
• 8.1 总结84
• 8.2 展望84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-89
• 附录89-91

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