三相光伏并網(wǎng)逆變器的研制及SVPWM算法的實現(xiàn)

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟的持續(xù)增長,人們發(fā)現(xiàn)能源的短缺與環(huán)境的保護成為嚴重制約全球經(jīng)濟的主要問題。人類急需一種可再生資源豐富的和無污染的新能源,通過多年來的研究發(fā)現(xiàn),太陽能是未來新能源的主要能源,太陽能具有很多優(yōu)點符合人類的要求。發(fā)展和利用太陽能成為了解決當前世界上能源問題的主要方向,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能的主要方式。 通過對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的理論分析,硬件電路原理的闡述,逆變電路結(jié)構(gòu)的設計以及確定的總體設計方案,本文決定在太陽能光伏并網(wǎng)逆變電路過程中,使用DC-DC升壓Boost電路、高頻鏈DC-HFAC逆變電路拓撲結(jié)構(gòu)、矩陣式三相變換,三級電路拓撲結(jié)構(gòu),直接使太陽能電池板的直流輸入逆變成為可以并網(wǎng)的三相工頻交流電。并對三級結(jié)構(gòu)中脈寬調(diào)制分別使用PWM脈寬調(diào)制、SPWM正弦波脈寬調(diào)制、SVPWM空間矢量調(diào)制,對矩陣式變換器結(jié)構(gòu)中,加入死區(qū)時間來保護逆變電路,并通過SVPWM調(diào)制補償死區(qū)時間,使其光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出三相交流電與國家電網(wǎng)的交流電保持電流、電壓、頻率、相位、諧波的一致性。本文的主要研究內(nèi)容如下： 1、對光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型進行了簡單的介紹,分析了每個光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用場合,對本文所使用的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)著重的分析,確定光伏并網(wǎng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的研究工作。 2、介紹了三相光伏并網(wǎng)逆變器的種類,并對光伏并網(wǎng)逆變器的主電路的電路拓撲結(jié)構(gòu)進行了分析,確定了三相光伏并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)整體設計方案。分別對設計方案中的三級結(jié)構(gòu)進行了分析：DC-DC升壓電路、高頻鏈逆變電路、矩阱式變換電路。通過對其原理以及工作過程的分析,介紹了整體的設計方案。 3、深入的分析了當前國內(nèi)外逆變過程中的,所使用的三種調(diào)制技術(shù)：PWM調(diào)制技術(shù)、SPWM調(diào)制技術(shù)、SVPWM調(diào)制技術(shù)。根據(jù)三種調(diào)制技術(shù)的不同特點,分別應用于本文設計的光伏并網(wǎng)逆變器的三級結(jié)構(gòu)中。 4、分析了在矩陣式變換器中關(guān)于安全換流的問題,提出了加入死區(qū)時間來保護逆變主電路的方法,并通過SVPWM空間矢量調(diào)制,對死區(qū)效應進行補償?shù)牟呗?即保護了光伏并網(wǎng)逆變器的主電路系統(tǒng),又可以保證系統(tǒng)輸出的三相交流電的質(zhì)量。 5、分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)過程中有關(guān)MPPT最大功率點跟蹤以及孤島效應的檢測。通過仿真結(jié)果,比較通過本文設計光伏并網(wǎng)逆變器輸出的三相交流電與國家電網(wǎng)相交流電,肯定了本文的設計方案,輸出三相交流電的的波形與國家電網(wǎng)相交流電的波形一致,電流、電壓、頻率、相位、諧波的一致。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 高頻鏈 矩陣式變換器 SVPWM
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景和意義10
• 1.2 國內(nèi)外光伏逆變器的發(fā)展和前景10-11
• 1.2.1 國外光伏產(chǎn)業(yè)的當前發(fā)展10-11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展11
• 1.3 三相光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀和前景11-13
• 1.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類13-16
• 1.4.1 獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)13-14
• 1.4.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)14-15
• 1.4.3 互補型光伏發(fā)電系統(tǒng)15-16
• 1.5 本文主要的研究內(nèi)容16-18
• 第二章 光伏并網(wǎng)逆變器的設計方案18-27
• 2.1 系統(tǒng)的總體方案設計18-23
• 2.1.1 光伏并網(wǎng)逆變器的種類18-19
• 2.1.2 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲結(jié)構(gòu)19-21
• 2.1.3 光伏并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)方案21-23
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變器工作原理23-26
• 2.2.1 前置DC-DC升壓電路23-24
• 2.2.2 后置DC-HFAC高頻逆變電路24-25
• 2.2.3 矩陣式三相變換25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 光伏并網(wǎng)逆變器的調(diào)制技術(shù)27-37
• 3.1 PWM調(diào)制技術(shù)27-29
• 3.1.1 PWM基本原理27-28
• 3.1.2 PWM在逆變器中調(diào)制28-29
• 3.2 SPWM調(diào)制技術(shù)29-33
• 3.2.3 SPWM調(diào)制原理29
• 3.2.4 單極性SPWM調(diào)制29-30
• 3.2.5 SPWM調(diào)制方式30-31
• 3.2.6 SPWM調(diào)制技術(shù)31
• 3.2.7 SPWM波形調(diào)制31-33
• 3.3 SVPWM調(diào)制技術(shù)33-36
• 3.3.1 SVPWM的優(yōu)點33
• 3.3.2 SVPWM調(diào)制原理及實現(xiàn)33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 逆變器死區(qū)補償策略37-45
• 4.1 安全換流失敗的原因37-38
• 4.2 矩陣式變換器死區(qū)效應分析38-41
• 4.3 基于SVPWM的死區(qū)補償策略41-43
• 4.4 仿真結(jié)果43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第五章 光伏逆變器的并網(wǎng)策略45-52
• 5.1 太陽能電池板輸出的最大功率點控制45-48
• 5.1.1 MPPT干擾觀測法45-46
• 5.1.2 電導增量法46-47
• 5.1.3 模糊邏輯控制47-48
• 5.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的孤島效應48-49
• 5.2.1 孤島效應的產(chǎn)生48-49
• 5.2.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中孤島效應的檢測49
• 5.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真結(jié)果49-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 總結(jié)52
• 6.2 下一步工作展望52-54
• 參考文獻54-57
• 發(fā)表論文和科研情況說明57-58
• 致謝58

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