基于軟件鎖相的三相光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】：太陽能因其高效、無污染、資源豐富廣泛等特點(diǎn)使其成為綠色新能源的代表,因此,對太陽能的開發(fā)利用受到了人們的普遍關(guān)注。作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心裝置的逆變器及其控制技術(shù)成為各個(gè)國家爭相研發(fā)利用的重點(diǎn),特別是對并網(wǎng)型的光伏逆變器的研發(fā)和應(yīng)用。 本文經(jīng)過對光伏并網(wǎng)逆變器及其控制系統(tǒng)的分析,選用了前級Boost升壓直流變換和后級DC/AC逆變的兩級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分別采用了改進(jìn)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法和新的并網(wǎng)逆變控制策略,最終逆變器可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)和低電壓穿越。 首先,對光伏電池的原理和特性進(jìn)行分析,建立簡單有效的光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型并以此建立了MATLAB仿真模型。采用了變步長電導(dǎo)增量法的最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法,實(shí)現(xiàn)了不同溫度和光照強(qiáng)度條件下最大功率點(diǎn)的準(zhǔn)確快速跟蹤,并通過MATLAB進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。其次,設(shè)計(jì)了三相光伏并網(wǎng)逆變器的兩級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：前級Boost升壓直流變換和后級DC/AC并網(wǎng)逆變,建立并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型,采用了電流解耦控制的電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的雙環(huán)控制并用軟件鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)角度的獲取,實(shí)現(xiàn)無功電流和有功電流的解耦獨(dú)立控制及逆變器輸出并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓同頻同相。分析電網(wǎng)電壓跌落影響和低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)用動(dòng)態(tài)的無功電流實(shí)現(xiàn)對低電壓穿越的支撐。采用了以TMS320F2812為主控芯片的控制器并對并網(wǎng)逆變器的硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后,通過MATLAB搭建的系統(tǒng)仿真模型和制作的15kW樣機(jī)對采用的控制策略進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明逆變器能夠?qū)崿F(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)和低電壓穿越功能,本設(shè)計(jì)方案基本可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 最大功率點(diǎn)跟蹤 軟件鎖相環(huán) 低電壓穿越
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 課題研究的背景和意義12-14
• 1.2 并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)組成14-17
• 1.3 并網(wǎng)逆變器的國內(nèi)外現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文主要研究的內(nèi)容18-19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 2 最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)20-34
• 2.1 光伏電池發(fā)電原理及特性分析20-23
• 2.1.1 光伏電池發(fā)電原理20
• 2.1.2 光伏電池特性分析20-23
• 2.2 光伏電池建模仿真23-25
• 2.3 光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤控制25-33
• 2.3.1 MPPT控制原理25-26
• 2.3.2 常用MPPT算法分析比較26-31
• 2.3.3 變步長電導(dǎo)增量MPPT算法實(shí)現(xiàn)31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 并網(wǎng)逆變器的控制策略34-59
• 3.1 并網(wǎng)逆變器的主控制結(jié)構(gòu)34-36
• 3.2 并網(wǎng)逆變器的控制策略36-54
• 3.2.1 并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)建模36-38
• 3.2.2 空間電壓矢量控制算法38-48
• 3.2.3 PI電流解耦控制48-50
• 3.2.4 電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)設(shè)計(jì)50-52
• 3.2.5 低電壓穿越52-54
• 3.3 軟件鎖相設(shè)計(jì)54-58
• 3.3.1 軟件鎖相環(huán)的原理54-55
• 3.3.2 軟件鎖相環(huán)設(shè)計(jì)55-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 4 并網(wǎng)逆變器的硬件和軟件設(shè)計(jì)59-69
• 4.1 逆變器硬件電路主結(jié)構(gòu)59
• 4.2 主電路的元器件選型59-63
• 4.2.1 直流變換器選型59-60
• 4.2.2 濾波器選型60-62
• 4.2.3 逆變模塊選型62-63
• 4.3 控制電路硬件設(shè)計(jì)63-66
• 4.3.1 直流變換器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)63
• 4.3.2 輔助電源設(shè)計(jì)63-64
• 4.3.3 DSP控制電路設(shè)計(jì)64-66
• 4.4 并網(wǎng)逆變器軟件設(shè)計(jì)66-68
• 4.4.1 主程序66-67
• 4.4.2 MPPT控制程序67
• 4.4.3 SVPWM和A/D子程序67-68
• 4.4.4 軟件鎖相和低電壓穿越子程序68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 5 系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)69-73
• 5.1 系統(tǒng)仿真和結(jié)果分析69-70
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析70-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 6 總結(jié)和展望73-75
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 致謝78-79
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果79

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