太陽能光伏陣列逆變器的研究

【摘要】：隨著人類社會的不斷進(jìn)步，人類對能源需求的日益增加，而作為人類賴以生存的不可再生的化石能源的儲量卻正日趨減少，與此同時由于近百年來化石能源一直是支撐人類社會發(fā)展的主要能源，所以它燃燒后的產(chǎn)物極大的破壞了人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。能源問題以及由能源問題而產(chǎn)生的環(huán)境問題都促使了人們對新能源的不斷探索，而風(fēng)能、太陽能、潮汐能等自然能源因其儲存的無窮性和污染極小開始逐漸占據(jù)能源利用的主導(dǎo)地位。在這些新能源中，太陽能因其所具有的普遍性和持續(xù)性尤其受到關(guān)注。而在太陽能利用技術(shù)中，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)具有更高的研究和利用價值。而在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中光伏逆變器是連接光伏發(fā)電陣列和整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。所以如何控制逆變器以最大程度的提高逆變器的利用率是需要考慮的重要問題之一。本文在充分研究近年來光伏并網(wǎng)逆變器的基礎(chǔ)上，從控制方案的選擇以及硬件實現(xiàn)平臺的設(shè)計入手，對光伏逆變器設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了初步的研究。 本文中提到的逆變器采用兩級式結(jié)構(gòu)，前級Boost電路與后級逆變?nèi)珮螂娐饭餐ぷ魍瓿上到y(tǒng)的逆變工作。對于后級DC-AC部分的控制算法，我們通過比較SPWM算法與SVPWM算法最終采用空間矢量脈沖寬度調(diào)制算法，這種方法的好處是提高了直流電的利用率，降低開關(guān)損耗，減少諧波。并根據(jù)空間矢量脈沖寬度調(diào)制算法原理建立模型，通過FPGA仿真初步驗證了算法的可行性。 硬件平臺方面，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)所需要的硬件平臺，包括DC-DC，DC-AC主電路元器件的選取。并從傳感器信號的利用以及如何對電路保護(hù)入手，設(shè)計調(diào)理電路驅(qū)動保護(hù)電路等，為類似并網(wǎng)逆變器的設(shè)計提供了參考。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 逆變 空間電壓矢量 DC-DC DC-AC
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 1 緒論6-10
• 1.1 光伏發(fā)電應(yīng)用的背景及意義6
• 1.2 光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀6-7
• 1.3 逆變器發(fā)展歷程及其現(xiàn)狀7-8
• 1.3.1 逆變器的發(fā)展歷程7
• 1.3.2 逆變器發(fā)展的國內(nèi)外現(xiàn)狀7-8
• 1.4 本文的主要工作8-10
• 2 光伏發(fā)電逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10-18
• 2.1 發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成10
• 2.2 逆變器的分類和結(jié)構(gòu)10-12
• 2.2.1 推挽式逆變器10-11
• 2.2.2 單相半橋式逆變電路11
• 2.2.3 單相全橋式逆變電路11-12
• 2.3 逆變器的回路方式12-13
• 2.3.1 工頻變壓器絕緣方式12
• 2.3.2 高頻電壓器絕緣方式12-13
• 2.3.3 無變壓器方式13
• 2.4 光伏逆變系統(tǒng)總體設(shè)計13-16
• 2.4.1 前級 Boost 電路工作原理14-16
• 2.4.2 后級逆變電路工作原理16
• 2.5 本章小結(jié)16-18
• 3 逆變器控制策略的研究18-30
• 3.1 PWM 調(diào)制技術(shù)的基本原理18-19
• 3.2 SPWM 調(diào)制算法19-21
• 3.3 SVPWM 調(diào)制算法21-29
• 3.3.1 SVPWM 調(diào)制算法的原理21-26
• 3.3.2 任意電壓矢量作用時間的選擇26-28
• 3.3.3 矢量電壓所在扇區(qū)的判斷28-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 4 基于 FPGA 的 SVPWM 算法的初步仿真30-52
• 4.1 FPGA 及 QuartusII 軟件的介紹30-31
• 4.1.1 FPGA 技術(shù)的概述30
• 4.1.2 QuartusII 軟件的介紹30-31
• 4.2 仿真建模31-50
• 4.2.1 扇區(qū)判決模塊的生成31-33
• 4.2.2 任意電壓矢量作用時間的模塊33-36
• 4.2.3 開關(guān)器件切換模塊36-39
• 4.2.4 三角載波子模塊39-40
• 4.2.5 PWM 子模塊的生成40-44
• 4.2.6 算法的初步驗證44-50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計52-60
• 5.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)52
• 5.2 逆變器主電路組成及組件設(shè)計52-55
• 5.2.1 Boost 電路的設(shè)計52-54
• 5.2.2 主電路的設(shè)計54-55
• 5.3 外圍電路55-59
• 5.3.1 外圍電路組成55-56
• 5.3.2 電壓檢測調(diào)理電路設(shè)計56
• 5.3.3 電流檢測調(diào)理電路56-57
• 5.3.4 直流電壓與電流調(diào)理電路57
• 5.3.5 故障檢測電路57-58
• 5.3.6 IGBT 驅(qū)動電路58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 6 結(jié)論和展望60-62
• 6.1 全文總結(jié)60
• 6.2 未來工作展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的文章64-67
• 致謝67

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