交錯(cuò)并聯(lián)三電平雙降壓式全橋光伏并網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：可再生新能源是解決當(dāng)前日益嚴(yán)重的能源緊缺和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的有效途徑，其分布最廣泛、資源量最大的是太陽(yáng)能，因此對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的研究具有深遠(yuǎn)的理論意義及現(xiàn)實(shí)意義。為滿足太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中對(duì)逆變器功率等級(jí)、轉(zhuǎn)換效率、并網(wǎng)電流質(zhì)量等提升的要求，本文對(duì)一種交錯(cuò)并聯(lián)三電平雙降壓式全橋光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)進(jìn)行了深入地研究。 首先，對(duì)該并網(wǎng)逆變系統(tǒng)展開了總體方案設(shè)計(jì)。詳細(xì)地研究了全橋逆變器并網(wǎng)過(guò)程中電能倒灌問(wèn)題以及三電平雙降壓式全橋并網(wǎng)逆變器中存在的不足；對(duì)交錯(cuò)并聯(lián)三電平雙降壓式全橋光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了深入研究，并確定為主電路的拓?fù)洌环治鰧?duì)比了多種并網(wǎng)逆變器的控制策略，最終采用電流閉環(huán)比例積分（Proportional Integral, PI）調(diào)節(jié)的控制策略；分析了正弦脈沖調(diào)制（Single Pulse Width Modulation, SPWM）的幾種方式，結(jié)合實(shí)際情況確定了倍頻于單極性SPWM的特定調(diào)制方式，并對(duì)系統(tǒng)交錯(cuò)并聯(lián)輸出的電流進(jìn)行了分析；完成了系統(tǒng)的Saber仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性和方案的可行性。 其次，對(duì)本系統(tǒng)硬件和軟件中各個(gè)組成模塊進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計(jì)。其中硬件部分主要由系統(tǒng)主電路、輸出濾波電路、輔助電源電路、并網(wǎng)鎖相電路、采樣調(diào)理電路、功率開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)電路、閉環(huán)控制和保護(hù)電路等單元組成，軟件部分包括系統(tǒng)啟動(dòng)單元、方波信號(hào)輸出單元、顯示單元、采樣單元以及保護(hù)控制單元等。 最后，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了綜合測(cè)試以及相關(guān)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。樣機(jī)工作穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高、動(dòng)態(tài)性能好，其輸出功率、效率、輸出并網(wǎng)電流總諧波失真（Total Harmonic Distortion,THD）等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果均驗(yàn)證了對(duì)該系統(tǒng)的理論分析及仿真結(jié)果的正確性。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 三電平 交錯(cuò)并聯(lián) SPWM 高效率
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景與意義12
• 1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國(guó)外光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)14
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)14-16
• 1.3.3 光伏并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)16-17
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)18-34
• 2.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)18
• 2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)18-19
• 2.3 并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇19-25
• 2.3.1 全橋并網(wǎng)逆變器倒灌問(wèn)題研究19-21
• 2.3.2 三電平雙降壓式全橋并網(wǎng)逆變器分析21-22
• 2.3.3 交錯(cuò)并聯(lián)三電平雙降壓式全橋光伏并網(wǎng)逆變器研究22-25
• 2.4 并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)選擇25-28
• 2.4.1 并網(wǎng)逆變器控制策略選擇25-26
• 2.4.2 并網(wǎng)逆變器 SPWM 技術(shù)選擇26-28
• 2.5 系統(tǒng)交錯(cuò)并聯(lián)輸出電流分析28-30
• 2.6 系統(tǒng) Saber 仿真驗(yàn)證30-31
• 2.7 系統(tǒng)仿真結(jié)果31-33
• 2.8 本章小結(jié)33-34
• 第三章 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)34-49
• 3.1 硬件總體設(shè)計(jì)34
• 3.2 逆變器主電路設(shè)計(jì)34-35
• 3.3 輸出濾波電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.4 輔助電源設(shè)計(jì)36-39
• 3.5 逆變器控制電路設(shè)計(jì)39-46
• 3.5.1 電網(wǎng)鎖相電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.5.2 系統(tǒng)采樣及調(diào)理電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.5.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)42-43
• 3.5.4 硬件保護(hù)電路設(shè)計(jì)43-45
• 3.5.5 系統(tǒng)閉環(huán)控制電路設(shè)計(jì)45-46
• 3.6 單片機(jī)單元設(shè)計(jì)46-48
• 3.6.1 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)46-48
• 3.6.2 顯示模塊設(shè)計(jì)48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第四章 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)49-54
• 4.1 軟件總體設(shè)計(jì)49
• 4.2 系統(tǒng)啟動(dòng)單元軟件設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 顯示單元軟件設(shè)計(jì)50-51
• 4.4 采樣單元軟件設(shè)計(jì)51-52
• 4.5 保護(hù)單元軟件設(shè)計(jì)52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第五章 樣機(jī)測(cè)試與結(jié)果分析54-61
• 5.1 光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)波形54-56
• 5.1.1 全橋逆變器并網(wǎng)倒灌波形54-55
• 5.1.2 三電平雙降壓式全橋并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)工作波形55
• 5.1.3 交錯(cuò)并聯(lián)三電平雙降壓式全橋光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)工作波形55-56
• 5.2 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)56-58
• 5.3 樣機(jī)損耗分析58-59
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 課題主要工作總結(jié)61-62
• 6.2 后期工作展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68-69
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

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