基于DSP全數(shù)字光伏并網(wǎng)逆變器的三電平控制策略研究

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展,環(huán)境污染與能源短缺的問題愈發(fā)嚴重。太陽能因為其經(jīng)濟性、清潔型等優(yōu)點備受關(guān)注。光伏并網(wǎng)逆變器作為太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件,對其的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 目前在光伏系統(tǒng)的實際應(yīng)用中,其容量和電壓高壓要求越來越大,傳統(tǒng)的兩電平逆變器已經(jīng)逐漸不能滿足高壓高質(zhì)量的并網(wǎng)要求。NPC三電平逆變器由于其等效開關(guān)頻率高、單管承受電壓低、輸出電壓波形好等優(yōu)點,已經(jīng)成為當今電力電子和電力傳動技術(shù)的研究熱點。本文首先分析了NPC三電平光伏并網(wǎng)逆變器的基本工作原理和工作狀態(tài),總結(jié)和比較了幾種常用的三電平逆變器PWM波產(chǎn)生方式,嘗試提出了一種新的準恒頻滯環(huán)控制策略,該策略具有跟蹤響應(yīng)好實現(xiàn)簡單等優(yōu)點；其次本文對三電平逆變器常見的中點電位不平衡問題進行分析,并采用了一種軟件控制策略對中點電位進行控制。本文還對常見的三相不平衡問題進行研究。 根據(jù)理論上的分析研究,針對給定的技術(shù)指標,完成了實驗樣機的硬件部分和軟件部分的設(shè)計。在硬件方面詳細闡述了主回路的搭建,基于TMS320F2812的控制電路、驅(qū)動電路以及采樣和保護電路的設(shè)計;在軟件方面對控制系統(tǒng)主程序、中斷服務(wù)程序、數(shù)字PI調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)的設(shè)計進行了論述。 在以上研究工作的基礎(chǔ)上,制作了一臺17KW的三電平光伏并網(wǎng)逆變器DC-AC側(cè)變換的樣機,并對其進行了實驗調(diào)試,通過分析測試波形,驗證了本文所設(shè)計的逆變器DC-AC變換的樣機工作性能可靠,控制策略的切實可行性。 【關(guān)鍵詞】：三電平逆變器 PWM 中點電位 TMS320F2812
【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】：TM464
【目錄】：

• 目錄4-6
• CONTENTS6-8
• 中文摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 選題的背景與意義11-13
• 1.1.1 課題的背景11-12
• 1.1.2 課題實際意義12-13
• 1.2 并網(wǎng)型光伏逆變器的發(fā)展13-16
• 1.3 多電平技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用16-17
• 1.4 樣機的性能指標17-18
• 1.5 論文章節(jié)安排18
• 1.6 本章小結(jié)18-19
• 第二章 DC-AC的主回路結(jié)構(gòu)及漏電流分析19-27
• 2.1 DC-AC主電路的分析19-21
• 2.1.1 DC-AC電路結(jié)構(gòu)介紹19-20
• 2.1.2 三電平逆變器的穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)20-21
• 2.2 DC-AC側(cè)濾波電路分析21-22
• 2.3 三電平光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的共模漏電流22-25
• 2.3.1 共模漏電流的形成原因22-23
• 2.3.2 非隔離型三相三電平逆變器的共模漏電流分析23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第三章 NPC三電平逆變器的控制策略27-43
• 3.1 SPWM控制算法27-30
• 3.1.1 SPWM控制算法的基本原理27-28
• 3.1.2 SPWM控制算法的數(shù)字實現(xiàn)28-29
• 3.1.3 SPWM控制算法的實驗結(jié)果29-30
• 3.2 空間矢量PWM(SVPWM)控制策略30-39
• 3.2.1 clark、park變換在三相交流量中應(yīng)用30-33
• 3.2.2 三電平SVPWM算法數(shù)字化實現(xiàn)33-37
• 3.2.3 三電平SVPWM算法的仿真與實驗分析37-39
• 3.3 準恒頻的滯環(huán)控制策略39-42
• 3.3.1 準恒頻的滯環(huán)控制策略的基本原理39-41
• 3.3.2 準恒頻的滯環(huán)控制策略的仿真和實現(xiàn)41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 中點電位平衡控制和三相不平衡控制43-55
• 4.1 NPC三電平逆變器中點電位平衡控制策略43-49
• 4.1.1 NPC三電平逆變器中點電位不平衡的原因43-44
• 4.1.2 幾種中點電位平衡的控制策略44-45
• 4.1.3 平衡因子控制方法的原理和可行性分析45-48
• 4.1.4 實驗驗證及分析48-49
• 4.2 三相不平衡控制策略49-54
• 4.2.1 三相不平衡電壓分析49-51
• 4.2.2 相移因子的設(shè)計51-52
• 4.2.3 三相負載不平衡實驗及分析52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 光伏并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計55-69
• 5.1 系統(tǒng)的構(gòu)成55-56
• 5.2 開關(guān)管的選擇56-57
• 5.3 驅(qū)動電路的設(shè)計57-60
• 5.3.1 驅(qū)動器件A312057-58
• 5.3.2 驅(qū)動保護延遲電路58-60
• 5.4 基于DSP的控制電路的設(shè)計60-62
• 5.4.1 控制電路的芯片選型60-61
• 5.4.2 DSP的A/D轉(zhuǎn)換電路61-62
• 5.5 采樣及保護電路的設(shè)計62-65
• 5.5.1 電網(wǎng)電壓采樣電路62
• 5.5.2 并網(wǎng)電流采樣及保護電路62-64
• 5.5.3 漏電流檢測電路64-65
• 5.6 系統(tǒng)的軟件設(shè)計65-68
• 5.6.1 主程序的設(shè)計65-66
• 5.6.2 中斷服務(wù)程序的設(shè)計66-67
• 5.6.3 雙環(huán)PI調(diào)節(jié)器和鎖相67-68
• 5.7 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 附錄71-74
• 實驗樣機圖片74-77
• 參考文獻77-83
• 致謝83-84
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表84

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