單相太陽能并網(wǎng)逆變器的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：由于全球能源問題日益嚴(yán)重,各個(gè)國家正在加大對綠色能源的投入。太陽能作為重要的綠色能源之一有其獨(dú)到的優(yōu)勢和良好的市場前景。太陽能并網(wǎng)發(fā)電作為太陽能新的發(fā)展方向,是21世紀(jì)頗具潛力的技術(shù)。太陽能并網(wǎng)逆變器是整個(gè)太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的一部分,其效率的高低、輸出電能的質(zhì)量和可靠性的好壞將直接影響整個(gè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的性能和投資。本文對單相太陽能并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了3KW太陽能并網(wǎng)逆變器的模型,研究和編寫了軟件程序。 本課題來源于某公司的全數(shù)字型太陽能并網(wǎng)逆變器系列產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目,主要研究內(nèi)容是數(shù)字化并網(wǎng)逆變器的開發(fā),在項(xiàng)目開發(fā)的過程中完成了以下工作內(nèi)容： 首先,本文研究分析了幾種主要的太陽能并網(wǎng)逆變器的主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn),并根據(jù)課題的需要選擇了兩級型非隔離式主電路拓?fù)?。兩級型主電路結(jié)構(gòu)又有“兩級獨(dú)立”和“雙閉環(huán)”兩種控制方法,本文通過分析兩種控制方法,比較它們的優(yōu)缺點(diǎn),選擇了雙閉環(huán)控制法。 其次,分析了太陽能電池板的特性曲線,討論了幾種常見的最大功率跟蹤的方法。重點(diǎn)分析了電導(dǎo)增量法,在其原有理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),引入了變步長和設(shè)定閾值兩個(gè)方法,并介紹了相應(yīng)程序的編寫方法。 再次,分析了后級逆變橋的控制方法,介紹了滯環(huán)電流法、雙極性SPWM調(diào)制法和單極性SPWM調(diào)制法,比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合本系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇了單極性SPWM調(diào)制法作為逆變器電路的控制方法。在單極性SPWM調(diào)制法中要根據(jù)市電電壓的過零點(diǎn)來給并網(wǎng)電流鎖相,但由于電網(wǎng)和濾波器的阻感性特點(diǎn),并網(wǎng)電流會(huì)滯后于電壓。這樣就會(huì)出現(xiàn)并網(wǎng)電流強(qiáng)制鎖相的問題,其表現(xiàn)為并網(wǎng)電流零點(diǎn)過沖。本文針對上述問題提出了本文另外一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)——并網(wǎng)電流相位矯正法,該方法是通過矯正指向正弦波表指針的起始地址來矯正正弦波表,從而解決電流的強(qiáng)制換向問題。并根據(jù)本系統(tǒng)用到的鎖相方法設(shè)計(jì)了相應(yīng)的反孤島方法。 最后,在各個(gè)章節(jié)部分給出了相應(yīng)模塊的仿真模型,通過仿真波形的比較來論證相應(yīng)的論點(diǎn)。并根據(jù)仿真模型的模型編寫了基于TMS320F2812數(shù)字主控芯片的程序。 論文最后給出了樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了所提出的控制策略的有效性,并且對所作的工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。 【關(guān)鍵詞】：太陽能并網(wǎng)逆變器 改進(jìn)型電導(dǎo)增量法 單極性SPWM調(diào)制 相位矯正鎖相
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 目錄4-6
• CONTENTS6-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題的背景12-15
• 1.1.1 新能源現(xiàn)狀12-14
• 1.1.2 太陽能并網(wǎng)逆變器的發(fā)展前景14
• 1.1.3 太陽能并網(wǎng)逆變器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2 課題的提出15
• 1.3 課題任務(wù)15-17
• 第二章 系統(tǒng)主電路及控制方案17-26
• 2.1 太陽能并網(wǎng)逆變器的基本結(jié)構(gòu)17-19
• 2.2 兩級型太陽能并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)19-20
• 2.3 兩級型并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的基本控制方法20-25
• 2.3.1 兩級獨(dú)立式的控制方法20-22
• 2.3.2 雙閉環(huán)控制法22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 最大功率跟蹤策略26-45
• 3.1 太陽能電池板的原理分析26-33
• 3.1.1 太陽能電池26
• 3.1.2 太陽能電池板的等效電路26-29
• 3.1.3 太陽能電池板的特性及最大功率點(diǎn)問題29-33
• 3.2 太陽能電池板最大功率跟蹤(MPPT)的方法33-43
• 3.2.1 幾種常見的最大功率跟蹤的方法33-36
• 3.2.2 本系統(tǒng)所用的最大功率跟蹤的方法36-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第四章 逆變橋電路的控制策略45-70
• 4.1 逆變橋電路的基本工作原理45-46
• 4.2 橋式逆變電路的基本控制策略46-54
• 4.2.1 滯環(huán)電流控制法46-48
• 4.2.2 SPWM調(diào)制法48-54
• 4.3 并網(wǎng)逆變器的鎖相技術(shù)54-62
• 4.3.1 數(shù)字鎖相技術(shù)54-56
• 4.3.2 硬件鎖相技術(shù)56-58
• 4.3.3 硬件鎖相在本系統(tǒng)的改進(jìn)58-62
• 4.4 孤島效應(yīng)62-66
• 4.4.1 孤島效應(yīng)及其危害62
• 4.4.2 孤島效應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)62-63
• 4.4.3 反孤島效應(yīng)方法63-66
• 4.5 并網(wǎng)逆變器硬件電路介紹66-69
• 4.6 本章小結(jié)69-70
• 第五章 總結(jié)展望70-72
• 5.1 總結(jié)70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 附錄77-91
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表91

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