三相光伏并網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：人類不斷進步的動力來自于能源的供給。隨著常規(guī)能源的日益枯竭,新能源已成為世界各國市場相互競爭的焦點。太陽能作為最理想的清潔新能源,具有最廣闊的發(fā)展前景。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電作為太陽能利用的重要發(fā)展趨勢,其中并網(wǎng)逆變器是其關(guān)鍵組成部分,它決定著太陽能利用多方面的性能。雖然人們已對光伏并網(wǎng)逆變器進行了大量研究,但迄今為止仍有許多問題未能得到很好地解決,尤其是大容量三相并網(wǎng)逆變器的控制策略、控制效率、實用化方面仍有待進一步研究。 本文對三相光伏并網(wǎng)逆變器進行了深入的研究,研制了實驗樣機。論文詳細描述了系統(tǒng)主電路、控制電路等硬件的組成、采用的控制策略、控制程序流程圖、建模仿真及實驗結(jié)果等。主電路結(jié)構(gòu)采用電壓型三相全橋拓撲,控制電路采用了以DSP為控制核心的控制方案,控制策略采用了雙閉環(huán)PI控制和SPWM調(diào)制技術(shù)。首先,使用MATLAB仿真工具對系統(tǒng)建立物理模型,主要含有主電路模塊、檢測模塊和控制模塊,仿真結(jié)果驗證了系統(tǒng)數(shù)學模型和控制策略的正確性,確定系統(tǒng)電力參數(shù)。然后,對三相光伏并網(wǎng)逆變器的硬件電路進行設(shè)計,包括主電路、驅(qū)動電路、檢測電路、鎖相電路和保護電路等,確定電路構(gòu)建及其參數(shù)整定。其次,對三相光伏并網(wǎng)逆變器進行DSP控制程序設(shè)計,主要包括主系統(tǒng)、AD轉(zhuǎn)換、SPWM信號生成、鎖相控制、PI調(diào)節(jié)及保護控制程序等。由AD轉(zhuǎn)換主要得到直流側(cè)母線電壓、三相并網(wǎng)電流和三相電網(wǎng)電壓,通過雙閉環(huán)PI反饋調(diào)節(jié)得到基準正弦信號。基準正弦信號的參數(shù)再送給SPWM生成子程序,控制生成一定邏輯順序的開關(guān)SPWM信號,控制開關(guān)的通斷,實現(xiàn)SPWM輸出。最后對系統(tǒng)樣機進行實驗測試,測試結(jié)果表明輸出并網(wǎng)電流能同步跟蹤電網(wǎng)電壓,諧波含量小,滿足并網(wǎng)要求。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 電壓型三相全橋拓撲 雙閉環(huán)PI控制 SPWM調(diào)制 軟件鎖相
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 太陽能的應(yīng)用背景11-13
• 1.2 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的崛起13-15
• 1.3 太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究意義15-20
• 1.3.1 國內(nèi)外太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢16-18
• 1.3.2 光伏發(fā)電的運行模式及光伏并網(wǎng)的研究意義18-20
• 1.4 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲20-23
• 1.5 光伏并網(wǎng)逆變器的幾種控制策略23-26
• 1.6 本論文主要研究的內(nèi)容26-27
• 第二章 三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)及其控制策略27-48
• 2.1 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的組成27-39
• 2.1.1 系統(tǒng)的電路模型28-29
• 2.1.2 系統(tǒng)的數(shù)學模型29-39
• 2.2 系統(tǒng)的SPWM控制策略39-42
• 2.2.1 光伏并網(wǎng)逆變器SPWM調(diào)制技術(shù)40-42
• 2.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器鎖相控制技術(shù)42
• 2.3 系統(tǒng)的MATLAB仿真42-47
• 2.4 本章小結(jié)47-48
• 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計48-61
• 3.1 系統(tǒng)DSP控制系統(tǒng)48-49
• 3.2 系統(tǒng)主電路電力參數(shù)的選取49-55
• 3.2.1 電壓型三相全橋逆變主電路49-52
• 3.2.2 開關(guān)管保護電路的設(shè)計52-55
• 3.3 開關(guān)管的驅(qū)動電路設(shè)計55-56
• 3.4 信號檢測電路的設(shè)計56-58
• 3.4.1 直流電壓采樣和調(diào)理電路設(shè)計57
• 3.4.2 交流側(cè)電網(wǎng)電壓采樣和調(diào)理電路設(shè)計57-58
• 3.4.3 交流側(cè)電流采樣和調(diào)理電路設(shè)計58
• 3.5 軟件鎖相設(shè)計58-60
• 3.5.1 過零檢測電路和調(diào)理電路58-60
• 3.6 系統(tǒng)保護電路設(shè)計60
• 3.7 本章小結(jié)60-61
• 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計61-68
• 4.1 DSP開發(fā)環(huán)境CCS3.361-62
• 4.2 系統(tǒng)的軟件編程流程62-67
• 4.2.1 DSP系統(tǒng)主函數(shù)62
• 4.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC模塊62-63
• 4.2.3 開關(guān)驅(qū)動信號SPWM模塊63-64
• 4.2.4 鎖相環(huán)模塊64-65
• 4.2.5 數(shù)字PI調(diào)節(jié)模塊65-66
• 4.2.6 保護模塊66-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 第五章 系統(tǒng)實驗結(jié)果與分析68-72
• 5.1 互補的SPWM驅(qū)動信號輸出68-69
• 5.2 鎖相環(huán)處理相位和頻率69-70
• 5.3 主功率電路逆變輸出三相電流波形70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 工作總結(jié)與展望72-74
• 6.1 工作總結(jié)72
• 6.2 工作的進一步展望72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 攻讀學位期間發(fā)表論文情況79

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