单相并网型光伏逆变系统研究

【摘要】：论文以单相并网型光伏逆变系统为研究对象，对系统的拓扑结构、电路设计、数学模型、控制策略以及孤岛检测等关键技术作了分析研究。 综述了课题研究的背景及意义，分析了光伏并网发电系统拓扑和结构分类等。针对单相并网型光伏逆变系统，分析了调制策略对于系统漏电流性能的影响，给出了两级式非隔离单相全桥电压型电流控制逆变系统主电路选择依据，设计了5kW并网型光伏逆变系统原理框图。 分析了单相并网型光伏逆变系统主电路元器件设计原理，给出了设计方法及参数计算公式，针对5kW的具体系统，对其直流母线电容、功率开关器件及滤波器等进行了设计；同时，对其控制电路进行了分析设计。开发了一套基于DSP（TMS320F2812）的5kW单相并网型光伏逆变系统，给出了实物电路及实验波形。 根据并网型光伏逆变系统控制目标，建立了电网电压前馈控制下的数学模型，详细分析研究了并网型光伏逆变系统控制策略及各自优缺点。对于电网电压频率波动的具体情况，提出了准比例谐振控制策略，仿真研究表明该策略克服了传统PI控制不能实现交流系统输出无静差的缺陷，同时也弥补了比例谐振控制不易实现和频率特定的不足。 针对分布式发电系统共有的孤岛效应问题，介绍了其概念和国际标准，分析了产生孤岛效应的原因以及发生的可能性，讨论了孤岛效应的几种被动式和主动式检测方法，选择方法简单、可靠性高的主动式频率偏移法进行仿真研究，论证了该方法的可行性。 【关键词】：光伏 并网 逆变器 控制策略 孤岛检测
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 国内外光伏发电的现状和发展9-11
• 1.3 并网型光伏系统概述11-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 第二章 并网型光伏逆变系统拓扑选择与工作原理15-24
• 2.1 并网型光伏逆变系统并网标准15-16
• 2.2 并网型光伏逆变系统拓扑结构16-20
• 2.2.1 单相并网型光伏逆变系统拓扑选择16-20
• 2.2.2 系统原理框图设计20
• 2.3 并网型光伏逆变系统工作原理20-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 并网型光伏逆变系统电路设计24-35
• 3.1 主电路参数设计24-29
• 3.1.1 直流母线电容设计24-25
• 3.1.2 功率开关器件选型25-26
• 3.1.3 输出滤波器设计26-29
• 3.2 控制电路设计29-33
• 3.2.1 处理器选型与设计29-30
• 3.2.2 采样调理电路设计30-31
• 3.2.3 电网电压过零点检测电路设计31-32
• 3.2.4 故障锁存电路设计32-33
• 3.3 系统硬件电路与实验33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 并网型光伏逆变系统控制策略研究35-50
• 4.1 并网型光伏逆变系统控制目标35
• 4.2 单相并网型光伏逆变系统数学模型35-38
• 4.3 单相并网型光伏逆变系统常用控制策略38-43
• 4.3.1 滞环电流控制38-39
• 4.3.2 无差拍控制39-40
• 4.3.3 重复控制40-41
• 4.3.4 比例积分控制41-42
• 4.3.5 比例谐振控制42-43
• 4.4 准比例谐振控制策略43-46
• 4.5 并网型光伏逆变系统仿真46-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 并网型光伏逆变系统中孤岛效应的研究50-60
• 5.1 孤岛效应的分析50-55
• 5.1.1 孤岛效应的概念50-51
• 5.1.2 孤岛效应的国际标准51
• 5.1.3 孤岛效应产生机理51-53
• 5.1.4 孤岛效应发生的可能性53-54
• 5.1.5 低电压穿越技术54-55
• 5.2 孤岛效应的检测55-58
• 5.2.1 被动式检测方法56-57
• 5.2.2 主动式检测方法57-58
• 5.3 孤岛检测的仿真研究58-59
• 5.3.1 AFD 孤岛检测方法的分析58
• 5.3.2 AFD 孤岛检测系统仿真58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 全文总结60-61
• 6.2 工作展望61-62
• 参考文献62-65
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文65-66
• 致谢66

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