三相光伏并網(wǎng)逆變裝置的研制

【摘要】：太陽能是最重要的可再生能源之一，近些年來光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。其中并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為光伏發(fā)電的主要趨勢。作為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與控制的核心裝置，光伏并網(wǎng)逆變器成為電力電子行業(yè)研究和開發(fā)的熱點。由于光伏并網(wǎng)逆變器的容量較大，為了降低系統(tǒng)損耗，一般采用較低的開關(guān)頻率。若采用L型濾波器連接逆變橋和電網(wǎng)，則需要較大的電感值，增加了體積和成本，降低了控制響應速度。所以在中高功率等級的并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中，通常采用LCL型濾波器來代替L型濾波器。本文針對基于LCL型濾波器的三相光伏并網(wǎng)逆變器，開展了以下研究工作： 1、分析了三相光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，選擇三相全橋逆變拓撲作為主電路拓撲；推導了基于L型濾波器和LCL型濾波器的三相光伏并網(wǎng)逆變器的狀態(tài)空間數(shù)學模型；對逆變器的兩種調(diào)制技術(shù)進行比較分析，重點闡述了空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的原理。 2、采用電網(wǎng)側(cè)電感電流和電容電流的雙環(huán)控制策略，在分析重復控制與雙環(huán)PI控制的互補特性的基礎(chǔ)上，將重復控制器與雙電流環(huán)并聯(lián)以提高三相光伏并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)態(tài)性能，設(shè)計了基于電網(wǎng)電壓定向的復合控制方案。 3、利用Matlab平臺搭建了三相光伏并網(wǎng)逆變器的仿真模型，通過仿真實驗，驗證了引入重復控制的復合控制方案能夠進一步降低并網(wǎng)電流畸變，提高并網(wǎng)電流波形質(zhì)量。 4、設(shè)計了三相光伏并網(wǎng)逆變器樣機的硬件系統(tǒng)，包括主電路中主要元器件的參數(shù)設(shè)計和以TMS320F28035為主控芯片的控制電路中的信號采樣電路，對采樣電路進行了硬件實驗測試，為進一步的樣機實驗打下了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)逆變器 LCL 濾波器 SVPWM 重復控制
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題研究的背景與意義11-13
• 1.2 并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)逆變器概述13-15
• 1.2.2 交流側(cè)濾波器及其控制策略15-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 三相光伏并網(wǎng)逆變器基本原理20-38
• 2.1 三相光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲20-22
• 2.2 三相光伏并網(wǎng)逆變器的建模22-26
• 2.2.1 基于 L 型濾波器的并網(wǎng)逆變器數(shù)學模型22-25
• 2.2.2 基于 LCL 型濾波器的三相光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學模型25-26
• 2.3 逆變器脈寬調(diào)制方式26-37
• 2.3.1 正弦脈寬調(diào)制27-28
• 2.3.2 空間矢量脈寬調(diào)制28-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 三相光伏并網(wǎng)逆變器控制算法設(shè)計38-59
• 3.1 控制算法概述38-42
• 3.1.1 并網(wǎng)逆變器的電流控制技術(shù)38-39
• 3.1.2 直接電流控制算法39-42
• 3.2 控制算法設(shè)計42-49
• 3.2.1 基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制44-47
• 3.2.2 電網(wǎng)側(cè)電感電流和電容電流的雙環(huán)控制策略47-49
• 3.3 PI+重復控制算法49-58
• 3.3.1 重復控制的基本原理50-52
• 3.3.2 重復控制的基本結(jié)構(gòu)52-53
• 3.3.3 重復控制算法的設(shè)計53-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 第四章 三相光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)仿真59-68
• 4.0 基于雙環(huán) PI 控制的三相光伏并網(wǎng)逆變器仿真59-60
• 4.1 控制模塊仿真模型60-61
• 4.2 SVPWM 模塊仿真模型61-63
• 4.3 仿真結(jié)果63-65
• 4.4 基于雙環(huán) PI+重復控制的三相光伏并網(wǎng)逆變器仿真65-67
• 4.4.1 雙環(huán) PI+重復控制算法仿真65-66
• 4.4.2 仿真結(jié)果對比66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 三相光伏并網(wǎng)逆變器樣機硬件設(shè)計68-86
• 5.1 三相光伏并網(wǎng)逆變器樣機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)68-70
• 5.2 三相光伏并網(wǎng)逆變器樣機主電路元器件設(shè)計70-74
• 5.2.1 直流側(cè)電力電容濾波器參數(shù)設(shè)計70-71
• 5.2.2 智能功率模塊選取71
• 5.2.3 LCL 型濾波器參數(shù)設(shè)計71-74
• 5.3 三相光伏并網(wǎng)逆變器控制電路設(shè)計74-81
• 5.3.1 芯片選擇75-77
• 5.3.2 電網(wǎng)電壓檢測電路的設(shè)計77-78
• 5.3.3 交流電流檢測電路的設(shè)計78-79
• 5.3.4 電網(wǎng)電壓過零檢測電路的設(shè)計79-81
• 5.3.5 智能功率模塊外圍驅(qū)動電路81
• 5.4 硬件實驗結(jié)果81-85
• 5.4.1 電網(wǎng)電壓檢測電路實驗波形與分析82-83
• 5.4.2 電網(wǎng)電壓過零檢測電路實驗波形與分析83
• 5.4.3 電網(wǎng)電流檢測電路實驗波形與分析83-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 總結(jié)和展望86-88
• 參考文獻88-91
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果91-92
• 致謝92-93
• 附件93

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