单相光伏并网逆变器研究

【摘要】：作为光伏并网系统核心功率变换部件,光伏并网逆变器两项主要功能为确保光伏电池工作在最大功率点及向电网单位功率因数馈电。要完成上述两项功能,必须对光伏并网逆变器主电路拓扑结构选择、调制方式确定、主电路参数设计、控制策略设计优化及系统整体软件设计等进行深入研究。 本论文首先对并网逆变器主电路进行了研究与设计,确定了带工频变压器全桥逆变拓扑结构,对比分析了两种SPWM调制方式并确定了单极性SPWM调制方式,对输出滤波器及直流母线电容参数进行了研究分析,确定了带阻尼电阻的LCL输出滤波器结构。 其次,对光伏并网逆变器双环控制策略进行了详细的分析与研究,对并网逆变器进行建模,通过对比分析几种电流控制方式确定了PI控制的电流瞬时值反馈控制策略,通过对开环及闭环特性进行仿真分析从而对电流环控制参数进行了优化设计;对电压外环进行了建模,并通过解析及仿真方式对电压环参数进行了优化。 再次,对光伏并网逆变器MPPT控制策略进行了分析与研究,对光伏电池输出特性进行了分析,并对Boost电路MPPT控制原理进行了研究,通过对比分析确定了干扰观测法作为本论文的MPPT控制策略,并对该方法进行了改进与实现。 最后,设计并实现光伏并网逆变器数字控制策略,对数字锁相环进行研究与设计,设计与实现了系统软件控制策略,并给出相关实验波形。 【关键词】：光伏并网逆变器 双环控制策略 MPPT 锁相环
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【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
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外发展现状9-15
• 1.2.1 光伏并网逆变器结构9-11
• 1.2.2 光伏并网逆变器分类11-13
• 1.2.3 光伏并网逆变器发展前景13-15
• 1.3 本文研究内容15-16
• 第2章 单相并网逆变器主电路研究16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 光伏并网逆变器技术指标16
• 2.3 拓扑结构及调制方式确定16-17
• 2.4 光伏并网主电路参数设计17-24
• 2.4.1 输出滤波器的设计17-23
• 2.4.2 直流母线电容的设计23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 并网逆变器建模及控制策略研究与设计25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 光伏并网逆变器总体控制策略25
• 3.3 光伏并网逆变器电流环的研究与设计25-31
• 3.3.1 电流控制策略的选择25-26
• 3.3.2 逆变器数学模型26-28
• 3.3.3 并网逆变器电流环开环特性分析28
• 3.3.4 并网逆变器电流环闭环特性分析28-31
• 3.4 光伏并网逆变器电压环的研究与设计31-35
• 3.4.1 并网逆变器双环控制策略31
• 3.4.2 电压外环控制策略31-32
• 3.4.3 电压环参数优化32-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 并网逆变器MPPT控制策略研究36-45
• 4.1 引言36
• 4.2 光伏电池输出特性36-38
• 4.2.1 光伏电池与光伏组件36
• 4.2.2 光伏电池输出特性36-37
• 4.2.3 环境因素对输出特性的影响37-38
• 4.3 MPPT控制原理分析38-39
• 4.4 MPPT控制策略选择39-41
• 4.4.1 干扰观测法40-41
• 4.4.2 电导增量法41
• 4.5 改进MPPT算法及实现41-44
• 4.5.1 电阻负载下启动暂态实验结果分析42-43
• 4.5.2 电阻负载下光强突变实验结果分析43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第5章 并网逆变器数字控制实现45-54
• 5.1 引言45
• 5.2 数字锁相环的设计及实现45-46
• 5.3 系统软件设计及实现46-49
• 5.3.1 MPPT模块模式监控软件设计47-48
• 5.3.2 逆变模块模式监控软件设计48-49
• 5.4 实验结果及分析49-53
• 5.4.1 系统启动暂态过程实验结果分析49-51
• 5.4.2 光强突变时实验结果分析51-52
• 5.4.3 系统稳定运行实验结果分析52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-60
• 致谢60

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