單相光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)及研究

【摘要】：隨著太陽(yáng)能光伏電池(PV)和電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步,光伏發(fā)電已經(jīng)成為新能源利用的主流之一。目前,太陽(yáng)能光伏發(fā)電的主要形式是離網(wǎng)、并網(wǎng)發(fā)電并且光伏發(fā)電的趨勢(shì)向著低成本、高效率、大功率方向發(fā)展。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,逆變器作用是把太陽(yáng)能電池發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換成與市電電壓同頻同相的交流電。本文主要以小功率單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了比較全面、深入的研究,主要內(nèi)容有： 1.分析了單相光伏并網(wǎng)逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理。對(duì)單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中直流側(cè)電容、交流側(cè)電感電容、主電路功率管和緩沖電路元器件的參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,從仿真和實(shí)驗(yàn)的波形來(lái)看,輸出電壓電流的波形諧波較少,基本達(dá)到了逆變電流和電壓同頻同相的目的。 2.為了防止同一橋臂上的功率開(kāi)關(guān)管直通,在正弦波過(guò)零點(diǎn)處設(shè)置死區(qū)時(shí)間,通過(guò)電流閉環(huán)來(lái)對(duì)死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償,然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,通過(guò)設(shè)置合適的死區(qū)時(shí)間來(lái)改善輸出波形,以降低輸出波形的失真度。 3.由于光伏電池輸出特性具有強(qiáng)烈的非線性,且輸出功率受日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度等因素的影響,對(duì)此本論文分析了光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤的方法,利用變步長(zhǎng)的算法跟蹤光伏陣列的最大輸出功率。 4.采用TMS320F2812DSP芯片設(shè)計(jì)了光伏逆變器的控制器,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：輸出電壓波形的失真度較小,輸出功率因數(shù)接近1,從而提高了系統(tǒng)的逆變效率,保證其安全可靠運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 死區(qū)時(shí)間 開(kāi)關(guān)固有特性 正弦脈寬調(diào)制 最大功率點(diǎn)跟蹤 DSP
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究的背景及意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 國(guó)外逆變器研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)逆變器研究現(xiàn)狀17
• 1.2.3 光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)?/span>17-19
• 1.3 本課題的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 第二章 單相光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)21-39
• 2.1 單相并網(wǎng)逆變器工作原理與分析21-23
• 2.1.1 單相并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析21-22
• 2.1.2 單極控制的PV并網(wǎng)逆變器工作分析22-23
• 2.2 單相光伏主電路及濾波電路參數(shù)的設(shè)計(jì)23-30
• 2.2.1 逆變變壓器的設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.2 主開(kāi)關(guān)器件的選擇24-25
• 2.2.3 主功率管緩沖電路的設(shè)計(jì)25-26
• 2.2.4 直流側(cè)濾波器的設(shè)計(jì)26-27
• 2.2.5 逆變器交流濾波器的設(shè)計(jì)27-30
• 2.3 DSP主控電路的設(shè)計(jì)30-37
• 2.3.1 時(shí)鐘系統(tǒng)電路30-31
• 2.3.2 JTAG仿真接口電路31
• 2.3.3 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)31-33
• 2.3.4 A/D采樣電路33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第三章 單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)39-49
• 3.1 單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)39-41
• 3.1.1 單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型39-41
• 3.2 基于SPWM的電流控制41-46
• 3.2.1 并網(wǎng)逆變器輸出反饋控制41-42
• 3.2.2 逆變器電流環(huán)開(kāi)環(huán)輸出特性42-43
• 3.2.3 逆變器電流環(huán)閉環(huán)輸出特性43-45
• 3.2.4 電網(wǎng)電壓的前饋控制45-46
• 3.3 直流側(cè)電壓的控制46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第四章 基于DSP控制逆變器死區(qū)產(chǎn)生的機(jī)理及影響分析49-71
• 4.1 TMS320F2812 DSP芯片概述及應(yīng)用49
• 4.2 DSP的PWM波形的產(chǎn)生方法49-52
• 4.3 SPWM技術(shù)及逆變器死區(qū)對(duì)輸出波形的影響52-65
• 4.3.1 功率元器件IGBT的基本特性52-54
• 4.3.2 SPWM控制的基本原理54
• 4.3.3 正弦脈寬調(diào)制的實(shí)現(xiàn)54-55
• 4.3.4 單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制55-58
• 4.3.5 逆變器死區(qū)產(chǎn)生的原因及死區(qū)效應(yīng)分析58-61
• 4.3.6 死區(qū)時(shí)間對(duì)輸出波形的影響分析61-62
• 4.3.7 死區(qū)時(shí)間的補(bǔ)償策略62-65
• 4.4 單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的模型與仿真分析65-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 太陽(yáng)電池最大功率點(diǎn)跟蹤方法研究71-81
• 5.1 太陽(yáng)電池最大功率點(diǎn)跟蹤71-78
• 5.1.1 光伏電池的工作原理和特性曲線71-73
• 5.1.2 太陽(yáng)能光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤73-74
• 5.1.3 最大功率點(diǎn)跟蹤方法的研究74-78
• 5.2 本章小結(jié)78-81
• 第六章 實(shí)驗(yàn)與分析81-85
• 6.1 IGBT的驅(qū)動(dòng)波形82-83
• 6.2 光伏并網(wǎng)逆變器輸出波形83-85
• 第七章 總結(jié)和展望85-87
• 7.1 總結(jié)85
• 7.2 展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-93
• 發(fā)表的論文93-95
• 作者與導(dǎo)師簡(jiǎn)介95-96
• 附件96-97

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