三相光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境問題的不斷加劇,推動(dòng)了清潔能源的發(fā)展進(jìn)程。太陽能是一種清潔無污染且可大規(guī)模開發(fā)利用具有廣闊應(yīng)用前景的可再生能源。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是開發(fā)利用太陽能的一種有效手段,受到越來越多的關(guān)注。對(duì)太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電的研究是一個(gè)既具有理論價(jià)值也有現(xiàn)實(shí)意義的課題。本課題對(duì)太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件——并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了研究。 光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的兩個(gè)核心控制任務(wù)是光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制和并網(wǎng)電流波形控制。 本文首先分析了太陽能光伏電池的工作原理和基本特性,建立了光伏電池的等效電路和數(shù)學(xué)模型。介紹了目前比較常用的MPPT控制技術(shù)的原理并且對(duì)其進(jìn)行了比較。重點(diǎn)研究了三相光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浜碗娏骺刂撇呗?建立三相光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的在三相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,分析對(duì)比了兩種坐標(biāo)系下的控制方案。對(duì)并網(wǎng)逆變器的濾波方式也進(jìn)行了一些研究和分析,對(duì)比了L和LCL兩種濾波方式,給出了濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。 對(duì)三相光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì),制作了一臺(tái)15kW的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。該樣機(jī)采用Microchip公司的dsPIC30F4011作為主控芯片,主電路采用三相橋式拓?fù)?功率器件選用IGBT集成功率模塊;控制電路部分設(shè)計(jì)了電壓電流電網(wǎng)同步信號(hào)等信號(hào)采樣電路以及完整的過壓過流過熱等故障保護(hù)電路;設(shè)計(jì)了L和LCL兩種濾波器,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比了這兩種方式的濾波效果;采用主電路和控制電路一體化的方案設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的PCB印制電路板,PCB設(shè)計(jì)過程中充分考慮了主電路和控制電路一體化設(shè)計(jì)時(shí)的電磁兼容問題。通過帶負(fù)載實(shí)驗(yàn)和并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)證明了控制策略和硬件設(shè)計(jì)的正確性,系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 最大功率點(diǎn)跟蹤 SVPWM LCL
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(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4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容和所做工作13-15
• 2 光伏電池模型和MPPT控制15-19
• 2.1 引言15
• 2.2 光伏電池的工作特性15-18
• 2.3 最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）18-19
• 3 三相光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究19-30
• 3.1 三相并網(wǎng)光伏逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-20
• 3.2 三相光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)建模和控制策略20-24
• 3.3 并網(wǎng)逆變器輸出濾波器分析與研究24-27
• 3.4 系統(tǒng)仿真27-29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 4 基于FA13844單端反激式多路輸出開關(guān)電源設(shè)計(jì)30-41
• 4.1 概述30-31
• 4.2 FA13844PWM控制芯片簡介31-32
• 4.3 基于FA13844的單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)32-37
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果37-38
• 4.5 本章小結(jié)38-41
• 5 三相光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器硬件設(shè)計(jì)41-52
• 5.1 概述41
• 5.2 主電路設(shè)計(jì)41-44
• 5.3 控制電路設(shè)計(jì)44-50
• 5.4 PCB電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)50-51
• 5.5 本章小結(jié)51-52
• 6 三相光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器軟件設(shè)計(jì)52-58
• 6.1 dsPIC30F4011 DSC功能簡介52
• 6.2 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)52-57
• 6.3 控制系統(tǒng)軟件抗干擾設(shè)計(jì)57
• 6.4 本章小結(jié)57-58
• 7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析58-62
• 7.1 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)58
• 7.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析58-61
• 7.3 本章小結(jié)61-62
• 全文總結(jié)與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68

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