三相光伏发电并网逆变器研究与设计

【摘要】：能源危机和环境问题的不断加剧,推动了清洁能源的发展进程。太阳能是一种清洁无污染且可大规模开发利用具有广阔应用前景的可再生能源。太阳能光伏并网发电是开发利用太阳能的一种有效手段,受到越来越多的关注。对太阳能光伏并网发电的研究是一个既具有理论价值也有现实意义的课题。本课题对太阳能光伏并网发电系统的核心部件——并网逆变器进行了研究。 光伏发电并网逆变器的两个核心控制任务是光伏阵列的最大功率点跟踪(MPPT)控制和并网电流波形控制。 本文首先分析了太阳能光伏电池的工作原理和基本特性,建立了光伏电池的等效电路和数学模型。介绍了目前比较常用的MPPT控制技术的原理并且对其进行了比较。重点研究了三相光伏发电并网逆变器的拓扑和电流控制策略,建立三相光伏发电并网逆变器的在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,分析对比了两种坐标系下的控制方案。对并网逆变器的滤波方式也进行了一些研究和分析,对比了L和LCL两种滤波方式,给出了滤波器参数的设计方法。 对三相光伏发电并网逆变器进行了软硬件设计,制作了一台15kW的实验样机。该样机采用Microchip公司的dsPIC30F4011作为主控芯片,主电路采用三相桥式拓扑,功率器件选用IGBT集成功率模块;控制电路部分设计了电压电流电网同步信号等信号采样电路以及完整的过压过流过热等故障保护电路;设计了L和LCL两种滤波器,通过实验对比了这两种方式的滤波效果;采用主电路和控制电路一体化的方案设计了实验样机的PCB印制电路板,PCB设计过程中充分考虑了主电路和控制电路一体化设计时的电磁兼容问题。通过带负载实验和并网实验证明了控制策略和硬件设计的正确性,系统能够安全稳定可靠运行。 【关键词】：光伏发电 并网逆变器 最大功率点跟踪 SVPWM LCL
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.3 课题研究的主要内容和所做工作13-15
• 2 光伏电池模型和MPPT控制15-19
• 2.1 引言15
• 2.2 光伏电池的工作特性15-18
• 2.3 最大功率点跟踪（MPPT）18-19
• 3 三相光伏并网逆变器控制策略研究19-30
• 3.1 三相并网光伏逆变电路拓扑结构19-20
• 3.2 三相光伏并网逆变器的数学建模和控制策略20-24
• 3.3 并网逆变器输出滤波器分析与研究24-27
• 3.4 系统仿真27-29
• 3.5 本章小结29-30
• 4 基于FA13844单端反激式多路输出开关电源设计30-41
• 4.1 概述30-31
• 4.2 FA13844PWM控制芯片简介31-32
• 4.3 基于FA13844的单端反激式开关电源的设计32-37
• 4.4 实验结果37-38
• 4.5 本章小结38-41
• 5 三相光伏发电并网逆变器硬件设计41-52
• 5.1 概述41
• 5.2 主电路设计41-44
• 5.3 控制电路设计44-50
• 5.4 PCB电磁兼容（EMC）设计50-51
• 5.5 本章小结51-52
• 6 三相光伏发电并网逆变器软件设计52-58
• 6.1 dsPIC30F4011 DSC功能简介52
• 6.2 系统控制软件设计52-57
• 6.3 控制系统软件抗干扰设计57
• 6.4 本章小结57-58
• 7 实验结果及分析58-62
• 7.1 实验样机与实验平台58
• 7.2 实验结果及分析58-61
• 7.3 本章小结61-62
• 全文总结与展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68

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