三相光伏并网逆变器的研究

【摘要】： 随着全球能源危机和环境污染的日益严重,开发和利用清洁的可再生能源势在必行。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、最具有大规模开发前景的可再生能源之一。太阳能的利用因此受到世界各国的普遍关注,其中光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势,必将得到快速的发展。此外,随着高性能的数字信号处理芯片(DSP)的出现,使得一些先进的控制策略应用于光伏并网逆变器成为可能。 本论文就是在此背景下,对太阳能并网发电系统中的核心器件—并网逆变器进行了较为深入的研究,以最大限度的利用太阳能,无污染并网发电为主要目标,采用TI公司生产的TMS320LF2407A为控制芯片,开展太阳能并网发电系统的理论和试验研究,具有重要的现实意义。 论文首先分析了太阳能电池的模型及输出特性,比较了几种常用的最大功率点跟踪控制方案,最终采用最优梯度法来实现太阳能最大功率点跟踪;其次,对逆变并网的同步控制策略进行了仿真比较,选用无差拍PWM控制来实现逆变器的输出电流与电网同步。在比较各种功率变换电路的特点的基础上,对三相光伏并网逆变器采用两级式并网结构设计。 针对上述分析与研究,根据系统的整体控制方案,详细介绍了整个系统的硬件设计思想,给出了系统主电路的拓扑结构,详细介绍了各器件参数选择,并设计了控制电路、信号处理电路和功率模块驱动电路等。简单介绍了系统软件设计流程图。 最后试验表明本文所介绍的控制方案是可行的。 【关键词】：太阳能 光伏并网 逆变器 最大功率点跟踪(MPPT) DSP
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题背景12-16
• 1.1.1 全球能源危机及面临的环境问题12-13
• 1.1.2 太阳能发电优点13-14
• 1.1.3 国外光伏发电的发展现状14-15
• 1.1.4 我国光伏发电的概况及存在的一些问题15-16
• 1.2 光伏并网发电系统16-18
• 1.2.1 光伏并网发电系统构成16-17
• 1.2.2 光伏并网发电系统的优缺点17
• 1.2.3 光伏发电系统对并网逆变器的要求17-18
• 1.3 课题来源及研究的主要内容18-19
• 第二章 光伏阵列最大功率点跟踪19-35
• 2.1 光伏阵列输出特性19-24
• 2.1.1 光伏电池简介19
• 2.1.2 光伏电池的工作原理19-20
• 2.1.3 光伏电池的物理模型20-22
• 2.1.4 光伏电池的输出功率22-23
• 2.1.5 光伏阵列的温度特性和光电特性23-24
• 2.2 最大功率点跟踪法的比较分析24-31
• 2.2.1 恒定电压跟踪法25-27
• 2.2.2 干扰观测法27-29
• 2.2.3 电导增量法29-30
• 2.2.4 其他MPPT方法30-31
• 2.3 基于最优梯度法的MPPT31-34
• 2.3.1 最优梯度法原理31-33
• 2.3.2 仿真及分析33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 三相并网逆变器的控制策略35-45
• 3.1 并网逆变器的控制目标35
• 3.2 并网逆变器的原理35-36
• 3.3 并网逆变器控制策略比较36-40
• 3.3.1 电流滞环比较方式37-38
• 3.3.2 定时比较方式38-40
• 3.3.3 三角波比较方式40
• 3.4 基于无差拍控制的PWM并网技术40-44
• 3.4.1 无差拍控制原理40-41
• 3.4.2 三相并网逆变器的无差拍控制41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 并网逆变器的拓扑及工作原理45-54
• 4.1 系统的拓扑45-50
• 4.1.1 并网逆变器的选择45-47
• 4.1.2 系统主电路结构设计47-49
• 4.1.3 系统总体方案49-50
• 4.2 系统工作原理50-53
• 4.2.1 前级DC/DC Boost电路工作原理50-52
• 4.2.2 后级DC/AC三相全桥逆变电路工作原理52-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第五章 系统的软硬件实现及实验结果54-74
• 5.1 技术参数54-55
• 5.2 硬件电路设计55-66
• 5.2.1 Boost电路主要参数设计55-58
• 5.2.2 逆变器主要参数设计58-60
• 5.2.3 缓冲电路的设计60-62
• 5.2.4 控制电路的设计62-66
• 5.3 控制系统软件简介66-69
• 5.3.1 系统软件的总体设计67-68
• 5.3.2 控制系统软件抗干扰措施68-69
• 5.4 实验结果及分析69-73
• 5.4.1 MPPT实验波形记录及分析69-72
• 5.4.2 逆变并网同步控制波形及分析72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 结论和展望74-75
• 1. 本文的工作要点74
• 2. 今后研究工作的展望74-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间所发表的论文79-81
• 致谢81-82
• 附图82

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