單相非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的研制

【摘要】：傳統(tǒng)的化石能源的日漸枯竭導(dǎo)致人類需要尋找可替代的能源,光伏發(fā)電以其清潔,無污染日益受到人類重視。由于目前光伏電池發(fā)電效率還較低,故有必要設(shè)計高效率的并網(wǎng)逆變器。逆變器的發(fā)電效率的提高涉及到并網(wǎng)算法,濾波器設(shè)計和最大功率點跟蹤等技術(shù),文中對這些技術(shù)進行了研究和改進。 在緒論部分首先介紹了新能源行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,接下來章節(jié)中重點研究了最大功率點跟蹤技術(shù),并網(wǎng)控制策略和孤島保護算法等對于設(shè)計并網(wǎng)逆變器具有關(guān)鍵意義的技術(shù),并且利用Matlab對這些算法進行仿真研究,用以驗證方案的可行性。對常見的并網(wǎng)算法進行了比較,最終采用無差拍電流算法跟蹤電網(wǎng)電壓;針對并網(wǎng)電流的諧波問題,設(shè)計了帶阻尼LCL濾波器來降低諧振對濾波效果的影響。在文章的最后,設(shè)計出基于TI C2000系列DSP的單相逆變器硬件電路,包括了主控電路,外圍電路和IGBT驅(qū)動電路。 分布式發(fā)電存在的一個難點是的孤島的檢測,主動式和被動式檢查均存在一些缺陷。被動式主要檢測孤島發(fā)生時電網(wǎng)的一些參量變化來判斷孤島發(fā)生;主動式檢測通過向電網(wǎng)加入干擾,打破孤島運行下系統(tǒng)和負(fù)載的平衡,從而檢測孤島。在DSP平臺上進行了基于電流擾動的孤島檢測可以證明改法在單臺逆變器上運行很好,基本不存在檢測盲區(qū)。 并網(wǎng)電流的諧波含量是衡量并網(wǎng)逆變器優(yōu)劣的一個重要指標(biāo).SPWM調(diào)制方式使得輸出電流中包含了大量的諧波,帶阻尼的LCL濾波器克服了無阻尼濾波器存在的諧振問題,可以大大降低輸出電流的諧波含量。文章中利用Matlab軟件仿真了不同阻尼下,濾波效果和濾波器功率損耗的特性。并且給出了最佳的設(shè)計參數(shù)。 【關(guān)鍵詞】：MPPT 孤島保護 LCL濾波器 并網(wǎng)算法
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 光伏發(fā)電的意義11
• 1.2 光伏發(fā)電的基本原理11-13
• 1.2.1 第一代硅系光伏電池12
• 1.2.2 基于II-IV 族化合物的第二代光伏電池12-13
• 1.2.3 基以DSSC 為核心的第三代太陽能電池13
• 1.3 國內(nèi)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢13-16
• 1.3.1 離網(wǎng)型PV 系統(tǒng)14
• 1.3.2 并網(wǎng)型PV 系統(tǒng)14-16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 最大功率點跟蹤技術(shù)17-24
• 2.1 太陽能電池輸出特性17-18
• 2.1.1 電池的I-V 特性17-18
• 2.1.2 電池的P-V 特性18
• 2.2 MPPT 控制算法18-22
• 2.2.1 固定電壓法19
• 2.2.2 增量電導(dǎo)法19-20
• 2.2.3 電壓擾動法20-22
• 2.3 MPPT 控制電路22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 并網(wǎng)控制算法24-34
• 3.1 單相逆變器無差拍控制24-26
• 3.2 三相逆變器的矢量控制26-32
• 3.2.1 基于電流的矢量控制27-29
• 3.2.2 空間矢量調(diào)制(SVPWM)29-32
• 3.3 本章小結(jié)32-34
• 第四章 濾波器的設(shè)計34-46
• 4.1 SPWM 調(diào)制特性35-37
• 4.2 離網(wǎng)型LC 濾波器的設(shè)計37-38
• 4.3 并網(wǎng)型LCL 濾波器的設(shè)計38-45
• 4.3.1 電感和電容參數(shù)計算40-41
• 4.3.2 諧振問題41-43
• 4.3.3 濾波損耗問題43-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第五章 孤島效應(yīng)及其檢測46-53
• 5.1 孤島基本原理46-47
• 5.2 孤島檢測方法47-52
• 5.2.1 主動頻率偏移（AFD）法48-49
• 5.2.2 主動電流擾動法49-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 第六章 硬件電路設(shè)計53-64
• 6.1 控制電路最小系統(tǒng)53-55
• 6.2 外圍電路的設(shè)計55-57
• 6.2.1 直流分量測量56
• 6.2.2 交流分量測量56-57
• 6.3 IGBT 的選型和驅(qū)動電路設(shè)計57-62
• 6.3.1 IGBT 的基本結(jié)構(gòu)57-58
• 6.3.2 IGBT 的特性曲線58-60
• 6.3.3 驅(qū)動電路設(shè)計60-62
• 6.4 并網(wǎng)實驗波形62-63
• 6.5 本章小結(jié)63-64
• 第七章 結(jié)論和展望64-65
• 7.1 結(jié)論64
• 7.2 后續(xù)研究工作64-65
• 參考文獻65-68
• 附錄168-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文82

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