單相光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】：在全球環(huán)境不斷惡化，國(guó)內(nèi)光伏政策日趨有利的背景下，本文主要研究了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件光伏并網(wǎng)逆變器。逆變器作為光伏陣列和電網(wǎng)接口的主要設(shè)備，其性能決定著光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能。為了實(shí)現(xiàn)光伏陣列產(chǎn)生的電能的最大利用，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、高效性，需對(duì)并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略、參數(shù)設(shè)計(jì)等進(jìn)行深入研究。本文在分析并網(wǎng)逆變器拓?fù)浜涂刂撇呗曰A(chǔ)上研制一臺(tái)600W單相并網(wǎng)逆變器，該逆變器具有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)兩種工作模式。 論文首先分析了光伏發(fā)電的應(yīng)用前景，分別從技術(shù)和市場(chǎng)兩方面介紹了國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，孤島效應(yīng)及其檢測(cè)與防治辦法。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略的分析，最終確定了該逆變器采用前級(jí)Boost后級(jí)工頻隔離的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制策略為獨(dú)立工作模式下的電壓有效值控制和在并網(wǎng)工作模式下的瞬時(shí)電流控制。 其次，詳細(xì)闡述了光伏并網(wǎng)逆變器的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該逆變器以TMS320F28035為控制芯片，分別從功率回路器件選型、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、檢測(cè)通訊以及保護(hù)電路等多個(gè)方面進(jìn)行了研究；軟件設(shè)計(jì)始終遵循模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)狀態(tài)機(jī)的整體架構(gòu)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、待機(jī)、軟啟動(dòng)、運(yùn)行、故障等多狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)，采用分時(shí)分任務(wù)的控制結(jié)構(gòu)解決緊急事件，而中斷解決更高級(jí)別事件。該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各個(gè)任務(wù)與中斷的高效協(xié)作，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。 最后，按照設(shè)計(jì)要求完成逆變器硬件電路制作、焊接調(diào)試及軟件編寫，對(duì)該逆變系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。在完成驅(qū)動(dòng)及檢測(cè)回路測(cè)試，逆變器正常工作前提下，分別測(cè)試逆變器在獨(dú)立運(yùn)行模式和并網(wǎng)模式下的運(yùn)行情況。給出了實(shí)驗(yàn)相關(guān)測(cè)試框圖及最終的試驗(yàn)波形，實(shí)驗(yàn)效果良好，滿足最終的設(shè)計(jì)要求。此外，簡(jiǎn)單介紹了實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題及解決辦法，如儲(chǔ)能電容問(wèn)題、逆變器空載與帶載的切換問(wèn)題。 【關(guān)鍵詞】：光伏 并網(wǎng)逆變器 獨(dú)立運(yùn)行 瞬時(shí)電流 DSP
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.1.1 課題研究背景8
• 1.1.2 課題研究意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器市場(chǎng)現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)現(xiàn)狀10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器發(fā)展趨勢(shì)11
• 1.4 逆變器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)11
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容11-13
• 第二章 光伏逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略研究13-19
• 2.1 光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13-14
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究14-16
• 2.2.1 逆變器獨(dú)立運(yùn)行控制策略14-15
• 2.2.2 逆變器并網(wǎng)運(yùn)行控制策略15-16
• 2.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖16-17
• 2.4 孤島效應(yīng)與檢測(cè)17-18
• 2.5 本章小結(jié)18-19
• 第三章 單相光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路設(shè)計(jì)19-33
• 3.1 功率回路設(shè)計(jì)20-23
• 3.1.1 DC/DC 回路器件選型20-22
• 3.1.2 DC/AC 回路器件選型22-23
• 3.2 控制回路設(shè)計(jì)23-31
• 3.2.1 DSP 控制器最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-24
• 3.2.2 柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)24-26
• 3.2.3 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)26-29
• 3.2.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì)29-30
• 3.2.5 輸入輸出設(shè)備電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.2.6 電源電路設(shè)計(jì)31
• 3.3 本章小結(jié)31-33
• 第四章 光伏并網(wǎng)逆變器軟件設(shè)計(jì)33-42
• 4.1 TMS320F28035 功能介紹33-34
• 4.2 主程序設(shè)計(jì)34-37
• 4.3 控制程序設(shè)計(jì)37-41
• 4.3.1 Boost 穩(wěn)壓輸出37-39
• 4.3.2 軟件鎖相與孤島檢測(cè)39-40
• 4.3.3 電流預(yù)測(cè)40-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第五章 逆變器試驗(yàn)研究42-53
• 5.1 PCB 板制作與實(shí)物圖42-43
• 5.2 系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)43-44
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析44-51
• 5.3.1 開關(guān)管驅(qū)動(dòng)44-45
• 5.3.2 電壓電流及過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)45-48
• 5.3.3 獨(dú)立運(yùn)行48-49
• 5.3.4 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)49-51
• 5.4 實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)存在的問(wèn)題及解決辦法51-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 第六章 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 工作總結(jié)53
• 6.2 工作展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 致謝58

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