三相光伏并網(wǎng)逆變器的研制及并網(wǎng)控制策略研究

【摘要】：隨著當(dāng)今社會能源和環(huán)境問題的日益突出,作為可再生能源的太陽能能源得到了廣泛的研究和應(yīng)用。為了充分發(fā)揮光伏發(fā)電的獨(dú)特優(yōu)勢及提高其利用效率,大型光伏并網(wǎng)發(fā)電成為新能源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。本文主要研究光伏電壓型并網(wǎng)PWM逆變器的并網(wǎng)控制,光伏并網(wǎng)系統(tǒng)具有輸出電流正弦化、功率因數(shù)可調(diào)、消除電網(wǎng)側(cè)諧波分量,具備反孤島檢測等功能,輸出電能質(zhì)量符合分布式發(fā)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實(shí)際項(xiàng)目為背景,設(shè)計并研制了基于DSP的三相電壓型并網(wǎng)PWM逆變器,論文的主要工作如下： 首先,本文對三相電壓型并網(wǎng)PWM逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析,建立三相電壓型并網(wǎng)PWM逆變器在靜止、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,為系統(tǒng)的并網(wǎng)控制策略設(shè)計奠定了基在此基礎(chǔ)上建礎(chǔ)。 第二,根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型,詳細(xì)分析了三相并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)控制策略,包括直接電壓定向控制方法的理論分析及實(shí)現(xiàn)方法；空間矢量脈寬調(diào)制法的基本原理和實(shí)現(xiàn)流程；三相軟件鎖相環(huán)的原理分析及設(shè)計。結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計通過Matlab/simulink仿真軟件對并網(wǎng)控制方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證,通過仿真結(jié)果證明上述控制策略的可實(shí)現(xiàn)性。 第三,簡要介紹了反孤島檢測技術(shù)的基本原理和檢測標(biāo)準(zhǔn),詳細(xì)對比分析了各種被動式和主動式孤島檢測方法的基本原理及其適用范圍,并通過軟件仿真驗(yàn)證各主動式方法的有效性,通過仿真結(jié)果進(jìn)行盲區(qū)分析,同時結(jié)合主動式孤島檢測方法提出一種組合式的主動式孤島檢測方法,本文給出了該方法的實(shí)現(xiàn)流程,并通過軟件仿真驗(yàn)證該方法具有檢測時間短、檢測盲區(qū)小及對電能質(zhì)量影響較小的特點(diǎn)。 第四,詳細(xì)給出了DSP主控芯片、IGBT驅(qū)動電路、電壓電流檢測電路、鎖相電路、保護(hù)電路、緩沖電路等硬件電路的設(shè)計,并根據(jù)主電路參數(shù)設(shè)計原則確定主電路中交流電抗器及電容器的取值。 第五,基于TI公司的開發(fā)軟件CCS3.3對三相電壓型PWM逆變器進(jìn)行了軟件設(shè)計,詳細(xì)介紹并編寫A/D采樣程序、并網(wǎng)鎖相程序、閉環(huán)PI控制程序、SVPWM程序、保護(hù)程序等。 最后,設(shè)計并研制了3kW的三相電壓型并網(wǎng)PWM逆變器樣機(jī)。通過軟硬件調(diào)試得到較理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證上述控制理論的有效性。 【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 三相軟件鎖相環(huán) SVPWM 孤島檢測
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.2 光伏發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展13-14
• 1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)14-16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 第二章 三相光伏逆變器主電路拓?fù)渑c數(shù)學(xué)模型18-25
• 2.1 三相光伏逆變器主電路拓?fù)?/span>18-19
• 2.2 三相逆變器輸出濾波器結(jié)構(gòu)19-20
• 2.3 基于LC型濾波器的三相光伏逆變器數(shù)學(xué)模型20-24
• 2.3.1 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20
• 2.3.2 并網(wǎng)模式下的數(shù)學(xué)模型20-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制策略25-45
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器控制策略概述25-26
• 3.2 基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制技術(shù)26-32
• 3.3 電壓空間矢量控制32-36
• 3.4 三相鎖相環(huán)系統(tǒng)36-39
• 3.5 仿真模型及仿真波形分析39-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島檢測方法分析45-73
• 4.1 孤島效應(yīng)及檢測標(biāo)準(zhǔn)45-47
• 4.2 孤島現(xiàn)象分析47-49
• 4.3 孤島檢測方法簡介49-54
• 4.4 孤島檢測仿真模型54-64
• 4.5 檢測盲區(qū)分析64-66
• 4.6 主動式孤島檢測法在多機(jī)光伏網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析66-68
• 4.7 一種組合式孤島檢測方法68-72
• 4.8 本章小結(jié)72-73
• 第五章 三相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計73-84
• 5.1 三相電壓型并網(wǎng)逆變器整體構(gòu)架分析73-74
• 5.2 主功率電路硬件設(shè)計74-79
• 5.2.1 功率器件IGBT的選型74
• 5.2.2 直流側(cè)電容設(shè)計74-76
• 5.2.3 交流側(cè)濾波器設(shè)計76-77
• 5.2.4 IGBT驅(qū)動電路設(shè)計77-78
• 5.2.5 吸收電路設(shè)計78-79
• 5.3 系統(tǒng)控制電路硬件設(shè)計79-82
• 5.3.1 核心控制板電路設(shè)計79-80
• 5.3.2 檢測電路設(shè)計80-82
• 5.3.3 鎖相電路設(shè)計82
• 5.3.4 保護(hù)電路設(shè)計82
• 5.4 抗干擾措施82-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第六章 三相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)軟件設(shè)計84-91
• 6.1 CCS軟件開發(fā)簡介84
• 6.2 系統(tǒng)主程序和中斷服務(wù)程序設(shè)計84-85
• 6.3 軟件鎖相環(huán)程序設(shè)計85-87
• 6.4 控制算法程序設(shè)計87-89
• 6.5 孤島檢測子程序設(shè)計89-90
• 6.6 本章小結(jié)90-91
• 第七章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析91-94
• 總結(jié)與展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-100
• 致謝100-101
• 學(xué)位論文評閩及答辯情況表101

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