可并网正弦波PWM高效光伏逆变器的研究（DC-AC部分）

【摘要】：随着新能源的开发愈来愈受到重视，太阳能利用技术得以迅速发展，光伏发电成为一个重要的研究领域。本文针对可独立运行和并网运行的光伏发电逆变电源，分析了其DC-AC部分的拓扑结构，设计了相应的控制方法，并最终完成了试验样机。 首先，讨论了DC-AC逆变部分的电路拓扑结构，详细叙述了同时满足独立和并网两种运行模式的输出滤波器结构和元件参数的设计方法，并通过仿真验证了设计结果。 随后，阐述了逆变电源独立运行和并网运行时的控制思路，在控制器中引入波形反馈，不仅有效地降低谐波，改善了功率因数，还可以满足实时性要求，提高系统动态性能。介绍了输出反馈信号处理、正弦波信号发生与控制以及锁相环在数字控制中的实现方法，并采用PID参数自调整控制算法来抑制负载变化对逆变电源输出的影响。 根据光伏逆变电源的应用工况，对过流保护、直流偏磁、孤岛效应等特殊故障产生的原因做了分析，并依据逆变器的特点设计了相应的保护措施，完善逆变电源的功能。 最后，采用TI公司的TMS320LF2407A DSP实现了上述算法与保护措施在数字控制中的应用，阐述了DC-AC逆变部分软硬件设计的方法，与DC-DC部分合并完成了光伏逆变电源试验样机的设计，并讨论实际设计过程中遇到问题和解决方法，给出了实验结果，达到了设计要求。 【关键词】：光伏逆变电源 数字控制 独立和并网运行 保护设计
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 太阳能光伏发电的现状8-10
• 1.2 太阳能光伏发电系统简介10-11
• 1.3 课题背景与意义11-12
• 1.4 逆变器性能指标12
• 1.5 主要工作12-14
• 第二章 光伏电源逆变器主电路的分析与设计14-23
• 2.1 电压型逆变电路的拓扑14
• 2.2 单相电压型逆变电路14-20
• 2.3.1 LC滤波器中电感的设计16-17
• 2.3.2 滤波电容的设计17-18
• 2.3.3 并网输出滤波器设计18-19
• 2.3.4 尖峰抑制滤波器的设计19-20
• 2.4 系统仿真20-22
• 本章小结22-23
• 第三章 光伏逆变器的控制与分析23-35
• 3.1 逆变电源控制器概述23
• 3.2 控制器数字滤波器的设计23-29
• 3.2.1 数字滤波器概述24-25
• 3.2.2 IIR数字滤波器选择25-27
• 3.2.3 数字滤波器设计27-29
• 3.3 正弦波发生与输出波形控制29-31
• 3.3.1 正弦波发生器29-30
• 3.3.2 输出波形控制30-31
• 3.4 数字锁相环(PLL)31-32
• 3.5 PID参数自调整32-34
• 本章小结34-35
• 第四章 光伏逆变器的保护分析与设计35-48
• 4.1 过流保护35-38
• 4.1.1 过流现象35-36
• 4.1.2 通用的过流保护方法36-37
• 4.1.3 过流保护设计37-38
• 4.2 直流分量的抑制38-40
• 4.2.1 直流偏磁的饱和现象38-40
• 4.2.2 直流分量抑制的设计40
• 4.3 孤岛效应40-46
• 4.3.1 孤岛效应的概念40-43
• 4.3.3 通用的孤岛效应检测43-44
• 4.3.4 孤岛效应的检测设计44-46
• 4.4 过零点同步的抗扰设计46-47
• 本章小结47-48
• 第五章 光伏逆变器的研制48-68
• 5.1 控制器的硬件设计48-53
• 5.1.1 DSP电路设计48-49
• 5.1.2 显示与键盘控制49-50
• 5.1.3 电压、电流反馈50-52
• 5.1.4 印制板电磁兼容的设计52-53
• 5.2 控制器软件设计53-60
• 5.2.1 主程序设计54-55
• 5.2.2 中断程序设计55-57
• 5.2.3 开方运算函数的实现57-59
• 5.2.4 数字滤波器的实现59-60
• 5.3 主电路的设计60-63
• 5.3.1 主开关器件的选择60-61
• 5.3.2 驱动电路的设计61-62
• 5.3.3 缓冲电路的设计62-63
• 5.4 实验结果63-66
• 5.5 总结66-68
• 参考文献68-70
• 致谢70-71
• 攻读学位期间发表的学术论文71-72
• 学位论文评阅及答辩情况表72

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