三相光伏并网逆变器及其控制

【摘要】：光伏并网发电过程是将直流电变为交流电并将能量输送给电网，逆变器是太阳能电池和大电网连接的核心设备，它的稳定性和可靠性决定了输送电能的质量，为了提高发电质量，需要对系统的硬件和软件做深入的分析。本文对这两个方面都做出了比较详细的数学推导，并进行了理论仿真，然后在此基础上搭建了硬件平台，对这些算法进行了初步的验证，给出了相应的实验结果。 首先，本文对光伏阵列的结构进行了分析，并搭建了阵列的仿真模型，从仿真模型的P—U曲线可以看出阵列存在最大输出功率，并在此基础之上就最大功率跟踪问题做出了深入思考，在传统的算法基础之上提出了一种算法，仿真表明该算法比传统算法具有更好地跟踪效果。 接着，本文对逆变器的拓扑结构做出了说明，并选择了单级式的拓扑结构作为本文研究对象。对于L型和LCL型的滤波器结构而言，其数学模型是不同的，并网电流的控制算法也要做相应的改变。对于电压型逆变器，本文采用直接电流控制，分别对滞环控制和三角波比较控制做出了分析。特别地，对于LCL型滤波器在同步坐标系下因其复杂的解耦，本文引入了PR控制，搭建了matlab仿真对上述算法进行了仿真和对比分析。 最后，本文就L，LCL滤波器还有采样电路进行了理论计算，搭建了实验平台，用TMS320F2812做核心控制器对理论算法进行了初步的验证，给出了实验波形。 【关键词】：光伏并网发电 最大功率点跟踪 直接电流控制 PR控制
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1.绪论9-12
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 太阳能发展的最新动态9
• 1.3 简述太阳能电池的分类9-10
• 1.4 我国太阳能资源10
• 1.5 太阳能光伏发电系统的其他应用10-11
• 1.6 本文的所做的工作11-12
• 2.光伏阵列的电气特性12-23
• 2.1 太阳能电池的基本原理12
• 2.2 光伏阵列的建模和特性分析12-16
• 2.2.1 光伏阵列的数学模型12-14
• 2.2.2 不同光照强度下光伏阵列的的 I—U 及 P-U 特性特征曲线14-15
• 2.2.3 不同温度下光伏阵列的 I—U 及 P-U 特性特征曲线15-16
• 2.3 最大功率点控制策略及仿真16-22
• 2.3.1 固定电压法（C&T）16
• 2.3.2 扰动观测法（perturb&observe algorilhms, P&O）16
• 2.3.3 电导增量法（Incremental Conductance）16-17
• 2.3.4 牛顿插值算法（Newton method）17-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3.三相单级式光伏并网逆变器的控制策略23-45
• 3.1 光伏并网逆变器电力质量技术要求23
• 3.2 光伏并网逆变器拓扑结构23-27
• 3.2.1 并网逆变器拓扑结构分类23-24
• 3.2.2 本系统的拓扑结构以及分析24-27
• 3.3 三相单级式光伏并网逆变器的工作原理27-44
• 3.3.1 三相半桥 L 型滤波器数学模型27-30
• 3.3.2 三相半桥 LCL 型滤波器数学模型30-32
• 3.3.3 并网电流控制技术32-33
• 3.3.4 并网逆变器算法的仿真及其分析33-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4.光伏并网逆变器主电路的搭建45-55
• 4.1 霍尔传感器的使用45-46
• 4.2 光伏并网逆变器采集部分的设计46-52
• 4.2.1 电压采样和电流采样调理46-51
• 4.2.2 用于捕获口的过零检测电路51-52
• 4.3 IGBT 驱动及保护电路的实现52-54
• 4.3.1 驱动电路52
• 4.3.2 过流、过压、过温及短路保护52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 5.基于 DSP2812 并网逆变器的实现55-66
• 5.1 开环 SPWM 波的 DSP 实现55-57
• 5.2 开环 SVPWM 波的 DSP 实现57-59
• 5.3 定时滞环 PWM 波的 DSP 实现59
• 5.4 DSP 的 AD 采集的实现59-60
• 5.5 关于锁相功能的思考与实现60-61
• 5.6 数字 PI 控制器、PR 控制器61-64
• 5.6.1 数字 PI 控制器的 DSP 实现61-63
• 5.6.2 数字 PR 控制器的 DSP 实现63-64
• 5.7 实验结果64-65
• 5.8 本章总结65-66
• 6.总结与展望66-67
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-70
• 附录：研究生阶段发表论文70-71
• 致谢71-72

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