一種新型光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】：可再生能源對(duì)全球能源危機(jī)的緩解以及對(duì)相應(yīng)環(huán)境問(wèn)題的改善所起的作用，已經(jīng)變得越來(lái)越不可替代。光伏并網(wǎng)發(fā)電也日漸發(fā)揮著它的作用，但是高成本、低效率以及不能適應(yīng)更大范圍的直流輸入電壓等問(wèn)題是傳統(tǒng)工頻降壓逆變器等面臨的主要問(wèn)題。 為了滿(mǎn)足對(duì)大范圍直流輸入電壓適應(yīng)性的要求，逆變器大多采用DC-DC變流器和傳統(tǒng)降壓逆變器級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是成本和開(kāi)關(guān)損耗較高。本文回顧和討論了不同類(lèi)型的單相逆變器拓?fù)?。單?jí)式逆變器具有諸如高效率，低成本，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，成為光伏并網(wǎng)逆變器的研究熱點(diǎn)之一。本文對(duì)單級(jí)式并網(wǎng)逆變器展開(kāi)進(jìn)一步研究，圍繞一種新型的三開(kāi)關(guān)反激buck-boost逆變器展開(kāi)分析，該逆變器通過(guò)buck-boost電路對(duì)直流輸入電壓進(jìn)行升高或降低，而且通過(guò)單級(jí)電路將電能輸送給電網(wǎng)。 光伏并網(wǎng)逆變器連接了光伏陣列和電網(wǎng)，而實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器的有效控制顯得尤其重要。PWM控制技術(shù)由于具有簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)以及僅需通過(guò)低通濾波就可直接解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，從而得到廣泛應(yīng)用。閉環(huán)SPWM控制策略具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，跟蹤性能好，以及對(duì)直流輸入電壓變化的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但控制系統(tǒng)中PID參數(shù)需根據(jù)不同工作點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而增加了控制器的設(shè)計(jì)難度。 本文在PWM控制策略的基礎(chǔ)上，提出一種基于能量平衡的新控制策略，稱(chēng)為脈沖能量調(diào)制（PEM）。即在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，按照所需的輸出能量與反激電感儲(chǔ)存的能量平衡原則來(lái)計(jì)算脈沖寬度。 首先，本文對(duì)三開(kāi)關(guān)并網(wǎng)逆變器分別針對(duì)電感電流在斷續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）和電流連續(xù)模式（CCM）展開(kāi)了詳細(xì)地分析以推導(dǎo)脈沖寬度的計(jì)算方法。 其次，分別采用SPWM和PEM兩種控制策略對(duì)三開(kāi)關(guān)逆變器進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果顯示功率因數(shù)接近于1，THD小于5%，輸入電壓范圍為50V~300V，表明基于PEM控制策略的三開(kāi)關(guān)逆變器具有單位功率因數(shù)運(yùn)行，較低THD的輸出電流，以及對(duì)大范圍直流輸入電壓有更好的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。 最后，為了驗(yàn)證所研究的三開(kāi)關(guān)逆變器及其PEM控制策略的有效性，搭建了500W的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了基于dsPIC33FJ64MC506的控制系統(tǒng)。 【關(guān)鍵詞】：單相單級(jí) buck-boost 逆變器 脈沖能量調(diào)制 大范圍直流電壓的適應(yīng)性
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浞诸?lèi)9-13
• 1.2.2 并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)13-15
• 1.2.3 并網(wǎng)逆變器發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容16-17
• 第二章 新型單級(jí) buck-boost 逆變器的拓?fù)浜涂刂撇呗?/span>17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 單相單級(jí)并網(wǎng)逆變器的選擇17-19
• 2.3 工作原理19-23
• 2.3.1 工作過(guò)程分析19-21
• 2.3.2 DCM 和 CCM 工作模式的分析21-23
• 2.4 控制策略23-28
• 2.4.1 控制策略的選擇23-25
• 2.4.2 閉環(huán) SPWM 控制25-26
• 2.4.3 脈沖能量控制(PEM)26-28
• 2.5 小結(jié)28-29
• 第三章 不同控制策略下的 PSIM 仿真29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 開(kāi)環(huán) SPWM 控制建模及仿真29-31
• 3.3 閉環(huán) SPWM 控制建模及仿真31-34
• 3.4 脈沖能量控制(PEM)建模及仿真34-37
• 3.5 小結(jié)37-38
• 第四章 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)38-55
• 4.1 引言38
• 4.2 系統(tǒng)構(gòu)成38-42
• 4.2.1 逆變系統(tǒng)的硬件構(gòu)造38-39
• 4.2.2 控制電路結(jié)構(gòu)39-42
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)42-54
• 4.4 小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 總結(jié)55-56
• 5.1.1 三開(kāi)關(guān)反激 buck-boost 逆變器55
• 5.1.2 脈沖能量調(diào)制（PEM）55
• 5.1.3 所做工作55-56
• 5.2 展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 插圖清單60-61
• 表格清單61-62
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-63
• 致謝63

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