基于虛擬矢量定向單相光伏并網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：面對嚴(yán)峻的能源形勢和人類生態(tài)環(huán)境形勢壓力下,太陽能作為綠色能源越來越受到世界各國的重視。由于光伏并網(wǎng)發(fā)電不受能源資源、原材料和應(yīng)用環(huán)境的限制,因此具有最廣闊的發(fā)展前景,是未來世界能源和電力的主要來源。而并網(wǎng)逆變器是連接光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的接口,因此對于并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)的研究具有重要意義。本文的研究工作如下： 首先,本文介紹了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,并對光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成和并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行模式及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作了闡述。針對兩種常用單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法作了分析,總結(jié)了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。然后,本文提出了一種新的控制方法即基于虛擬矢量定向單相光伏并網(wǎng)逆變器控制策略。 其次,建立了基于虛擬矢量定向的單相并網(wǎng)逆變器在兩相靜止坐標(biāo)系與兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的低頻數(shù)學(xué)模型和高頻數(shù)學(xué)模型,然后對單相并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行狀態(tài)和工作原理進(jìn)行了分析,為后面建模仿真奠定了理論基礎(chǔ)。給出了基于虛擬矢量定向的單相并網(wǎng)逆變器在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的矢量關(guān)系及解耦控制方案,接著設(shè)計(jì)電流環(huán)計(jì)算步驟；然后在MATLAB/SIMUlink環(huán)境下,對三種電流跟蹤控制方法分別建立模型進(jìn)行仿真,并對三種控制策略仿真波形進(jìn)行比較,最后得出基于虛擬矢量定向控制策略仿真效果最佳。該仿真結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)控制策略的正確性。 最后,本文設(shè)計(jì)了基于TMS320LF2407的虛擬矢量定向單相光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)。對控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)論述,硬件方面包括幾個(gè)主要電路的設(shè)計(jì)過程；然后在硬件電路基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件,軟件部分主要由主程序、周期中斷子程序和故障處理子程序組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了控制策略的可行性及有效性。 【關(guān)鍵詞】：新能源 虛擬矢量定向 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 并網(wǎng)逆變器
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國外光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和趨勢11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概述12-13
• 1.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式13-15
• 1.5 并網(wǎng)逆變器的拓?fù)?/span>15-16
• 1.6 兩種常用的逆變器控制方法簡述16-18
• 1.6.1 滯環(huán)電流控制16-17
• 1.6.2 雙環(huán)控制17-18
• 1.7 基于虛擬矢量定向單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略介紹18-20
• 1.8 本文研究的主要內(nèi)容20-22
• 第二章 基于虛擬矢量定向單相并網(wǎng)逆變器的工作原理及數(shù)學(xué)模型22-29
• 2.1 基于虛擬矢量定向單相并網(wǎng)逆變器低頻數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.1.1 兩相靜止坐標(biāo)系下的低頻模型22-23
• 2.1.2 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的低頻模型23-24
• 2.2 基于虛擬矢量定向單相并網(wǎng)逆變器高頻數(shù)學(xué)模型24-26
• 2.2.1 兩相靜止坐標(biāo)系下的高頻模型24-25
• 2.2.2 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的高頻模型25-26
• 2.3 單相并網(wǎng)逆變器電路拓?fù)渑c工作原理分析26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于虛擬矢量定向單相光伏并網(wǎng)逆變器控制與仿真29-45
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)29-32
• 3.1.1 正弦脈寬調(diào)制技術(shù)簡介32
• 3.2 基于虛擬矢量定向的系統(tǒng)控制32-33
• 3.3 DQ旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下解耦控制33-35
• 3.4 電流環(huán)分析設(shè)計(jì)35-37
• 3.4.1 電網(wǎng)電壓前饋系數(shù)計(jì)算36
• 3.4.2 PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)36-37
• 3.5 控制策略的仿真研究37-44
• 3.5.1 仿真工具簡介37-38
• 3.5.2 基于靜止坐標(biāo)系單相并網(wǎng)逆變器的電流跟蹤控制仿真模型及分析38-39
• 3.5.3 滯環(huán)電流跟蹤控制的仿真模型與分析39-40
• 3.5.4 基于虛擬矢量定向的矢量控制仿真40-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 系統(tǒng)參數(shù)及硬件設(shè)計(jì)45-55
• 4.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)45-49
• 4.1.1 直流母線電壓設(shè)計(jì)45-46
• 4.1.2 開關(guān)管的選擇46
• 4.1.3 直流側(cè)電容的設(shè)計(jì)46-47
• 4.1.4 交流側(cè)濾波電感的選擇47-49
• 4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)49-51
• 4.2.1 DSP控制器簡介50-51
• 4.2.2 功率管驅(qū)動(dòng)芯片IR210351
• 4.3 驅(qū)動(dòng)電路51-52
• 4.4 交流量采樣電路52-53
• 4.5 保護(hù)電路53-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-63
• 5.1 軟件設(shè)計(jì)55-59
• 5.1.1 主程序55-56
• 5.1.2 周期中斷子程序56-58
• 5.1.3 功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷子程序58-59
• 5.2 軟件鎖相59-60
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 論文總結(jié)63-64
• 6.2 不足與展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果69

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