3KW單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題的日益嚴(yán)重,開發(fā)和利用可再生能源已經(jīng)提上了世界各國(guó)的首要日程。太陽(yáng)能是當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實(shí)、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一。其中太陽(yáng)能光伏利用受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。太陽(yáng)能利用方式有很多種,而太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電最能代表太陽(yáng)能光伏利用的發(fā)展方向,已經(jīng)逐漸成為利用太陽(yáng)能的主流。并網(wǎng)逆變器作為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心部件也得到了廣泛的研究。本文以單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象,著重對(duì)光伏逆變環(huán)節(jié)進(jìn)行分析研究,提出了一種基于DSP控制的非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)現(xiàn)方案。 本文首先概述了光伏發(fā)電的背景意義及發(fā)展前景,并分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與分布;其次介紹了光伏發(fā)電工作原理及其分類,重點(diǎn)討論了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最后介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程,包括系統(tǒng)主電路及其主要元件設(shè)計(jì)、控制保護(hù)及輔助電路設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)環(huán)境及軟件控制流程。 本文對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的功率變換技術(shù)、防孤島效應(yīng)技術(shù)、并網(wǎng)控制技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)的系統(tǒng)研究。在此基礎(chǔ)上,提出了異步單極性規(guī)則采樣的SPWM功率變換方法、周期性擾動(dòng)正反饋有源頻率漂移孤島檢測(cè)方法和一種基于無(wú)差拍控制的并網(wǎng)方法。并重點(diǎn)研究了非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵問(wèn)題—共模電流問(wèn)題、直流分量問(wèn)題、電磁兼容問(wèn)題。對(duì)共模系統(tǒng)進(jìn)行分析,提出了共模濾波器的設(shè)計(jì)方法;分析了非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器易向電網(wǎng)注入直流分量的問(wèn)題,并提出了相應(yīng)的軟硬件的解決方法;介紹了逆變器電磁兼容問(wèn)題,并給出了軟硬件減少電磁干擾的方法。 基于以上設(shè)計(jì)理念,開發(fā)了一臺(tái)3KW非隔離型單相光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),并完成了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,取得了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明,本文所提出的非隔離型單相光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)方案是切實(shí)可行的。 【關(guān)鍵詞】：非隔離型 光伏并網(wǎng) 孤島效應(yīng) 功率變換 共模電流 直流分量
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(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5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 光伏發(fā)電的背景及意義11-14
• 1.1.1 發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電的必要性11-12
• 1.1.2 光伏發(fā)電的廣闊前景及發(fā)展趨勢(shì)12-14
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 國(guó)外光伏發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀16-18
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)18-23
• 1.3.1 光伏發(fā)電工作原理及分類18-20
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-23
• 1.4 論文課題背景及主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵控制技術(shù)研究25-49
• 2.1 功率變換技術(shù)25-33
• 2.1.1 SPWM控制原理25-27
• 2.1.2 SPWM產(chǎn)生方法27-29
• 2.1.3 SPWM調(diào)制方式29-32
• 2.1.4 SPWM采樣方法32-33
• 2.2 孤島效應(yīng)33-45
• 2.2.1 分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)33-35
• 2.2.2 孤島效應(yīng)的研究意義35-36
• 2.2.3 孤島效應(yīng)發(fā)生機(jī)理、原因及其危害性36-37
• 2.2.4 常用孤島檢測(cè)方法37-42
• 2.2.5 周期擾動(dòng)AFDPF方法42-45
• 2.3 逆變器并網(wǎng)控制45-47
• 2.3.1 逆變器參考電流的獲取45-46
• 2.3.2 常用電流控制方法的比較46-47
• 2.3.3 無(wú)差拍控制原理47
• 2.4 本章小結(jié)47-49
• 第三章 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)49-73
• 3.1 光伏逆變器的性能指標(biāo)49-52
• 3.2 控制與保護(hù)電路設(shè)計(jì)52-57
• 3.2.1 DSP功能介紹及選型52-53
• 3.2.2 外圍采樣保護(hù)電路設(shè)計(jì)53-56
• 3.2.3 輔助電源設(shè)計(jì)56-57
• 3.3 主電路設(shè)計(jì)57-65
• 3.3.1 DC/DC變換電路58-61
• 3.3.2 DC/AC變換電路61-65
• 3.4 系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境65-68
• 3.4.1 I/O初始化程序66-67
• 3.4.2 A/D中斷程序67-68
• 3.5 系統(tǒng)控制軟件方案68-72
• 3.5.1 主程序軟件設(shè)計(jì)68-69
• 3.5.2 中斷子程序軟件設(shè)計(jì)69-72
• 3.6 本章小結(jié)72-73
• 第四章 非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵問(wèn)題73-84
• 4.1 非隔離光伏逆變器共模電流問(wèn)題73-77
• 4.1.1 非隔離共模系統(tǒng)分析73-75
• 4.1.2 共模濾波器的設(shè)計(jì)75-77
• 4.2 非隔離光伏逆變器直流分量問(wèn)題77-81
• 4.2.1 直流分量產(chǎn)生的原因77-78
• 4.2.2 抑制輸出直流分量的控制算法78-81
• 4.3 系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)81-83
• 4.4 本章小結(jié)83-84
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與穩(wěn)定性分析84-101
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)84-85
• 5.2 并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)85-96
• 5.2.1 并網(wǎng)逆變器驅(qū)動(dòng)測(cè)試85-86
• 5.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器烤機(jī)測(cè)試86-91
• 5.2.3 光伏并網(wǎng)逆變器孤島保護(hù)測(cè)試91-92
• 5.2.4 光伏并網(wǎng)逆變器保護(hù)測(cè)試92-95
• 5.2.5 系統(tǒng)電磁兼容性95-96
• 5.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性分析96-100
• 5.3.1 系統(tǒng)中的元件穩(wěn)定性分析97-98
• 5.3.2 影晌系統(tǒng)可靠性的原因98-99
• 5.3.3 提高系統(tǒng)可靠性的措施99-100
• 5.4 本章小結(jié)100-101
• 結(jié)論101-104
• 1. 工作總結(jié)101-102
• 2. 本文創(chuàng)新點(diǎn)102
• 3. 進(jìn)一步研究工作的展望102-104
• 參考文獻(xiàn)104-109
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果109-110
• 致謝110-111
• 附表111

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微電源并網(wǎng)同步檢測(cè)與定功率輸出控制技術(shù)研究    龔宇雷

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低壓配電網(wǎng)有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究    于晶榮

大功率注入式有源電力濾波器的理論研究及工程應(yīng)用    夏向陽(yáng)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電單相并網(wǎng)逆變器研究    李本元

基于ATMEGA64的磁閥式可控電抗器的控制研究    李宜娟

閉式海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)性能研究    鐘爽

基于智能充電芯片的光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    陸璐

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的MPPT及孤島檢測(cè)新方法的研究    于希洋

開關(guān)電源EMI濾波器平面無(wú)源集成的研究    許平靜

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基于鎖相環(huán)的永磁同步電機(jī)能量回饋控制系統(tǒng)研究    孫軼男

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三相光伏逆變器的數(shù)字化控制    陳文軍

國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的新進(jìn)展    昌金銘;

采用PID和重復(fù)控制的逆變器波形控制策略    孫朝暉;吳浩偉;方斌;耿攀;

一種獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)雙向變換器的控制策略    廖志凌;阮新波;

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展    趙晶;趙爭(zhēng)鳴;周德佳;

基于狀態(tài)反饋控制和重復(fù)控制的逆變電源研究    張凱,康勇,熊健,陳堅(jiān)

功率MOSFET驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用    田穎,陳培紅,聶圣芳,盧青春

幾種光伏系統(tǒng)MPPT方法的分析比較及改進(jìn)    徐鵬威;劉飛;劉邦銀;段善旭;

光伏電源系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的研究    王興貴;劉健;

獨(dú)立光伏系統(tǒng)最大功率跟蹤控制器的實(shí)現(xiàn)    張瑞寧;石新春;

光伏電池最大功率點(diǎn)的跟蹤方法    程啟明;程尹曼;汪明媚;倪仁杰;

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    趙為

采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)和變結(jié)構(gòu)模糊控制的鉛酸蓄電池最優(yōu)充電技術(shù)研究    李敬兆

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制的研究    鄭詩(shī)程

太陽(yáng)能電池特性研究及獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)    付朝雪

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    郭勇

單相數(shù)控光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    劉傳洋

支持向量機(jī)回歸算法預(yù)測(cè)局部遮陰光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率    趙丹

局部陰影條件下基于模糊控制的光伏陣列重構(gòu)系統(tǒng)的研究    龐志超

230W兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器的研究    黃建剛

光伏系統(tǒng)不均勻光照下最大功率點(diǎn)跟蹤研究    雷蕾

單相逆變器重復(fù)控制和雙環(huán)控制技術(shù)研究    李俊林

SPWM逆變器帶極點(diǎn)配置的重復(fù)控制研究    田斌

1kW具有零電流關(guān)斷功能的并網(wǎng)逆變器的研制    陳厚巖

用脈沖整流器實(shí)現(xiàn)的電子模擬功率負(fù)載    劉志剛,李寶昌,汪至中

最大功率跟蹤的光伏并網(wǎng)逆變器研究    楊海柱,金新民

UPS電源輸出變壓器的偏磁分析    涂方明,王志飛,孫巍

我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇與戰(zhàn)略對(duì)策    沈輝;舒碧芬;聞立時(shí);

一種新型的大功率高性能逆變電源控制方案    盧家林,蘇彥民

西藏安多光伏電站電氣設(shè)備絕緣特性的研究    孫廣生,孔力,李安定

一種新穎的含有諧振控制器的CVCF逆變器多環(huán)反饋控制方法    黃沁,李耀華

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島檢測(cè)中的應(yīng)用    禹華軍,潘俊民

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    王飛,余世杰,蘇建徽,沈玉梁

光伏并網(wǎng)發(fā)電及無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕y(tǒng)一控制    汪海寧,蘇建徽,張國(guó)榮,茆美琴,丁明

蓬勃發(fā)展的青海省光伏事業(yè)    劉宏;

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    趙為

光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制的研究    汪海寧

數(shù)字式能量回饋系統(tǒng)的研究    柳鵬

新型多重化逆變充電器的研究    鄭立波

三相光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)與仿真    王暉輝

再生能源回饋電網(wǎng)系統(tǒng)中逆變器的研究    首?？?/span>

并網(wǎng)/獨(dú)立雙模式雙降壓式半橋逆變器的研究    葉益青

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橋式起重機(jī)采用數(shù)字式逆變器提高安全性    掘本貞次 ,童公和

多功能開關(guān)電源的研究    魏偉;胡瑋;魏嵐婕;

單相串聯(lián)電壓質(zhì)量補(bǔ)償器控制器的研究    楊潮,韓英鐸,馬維新

一種基于FPGA的諧振型逆變器控制電路的分析和實(shí)現(xiàn)    張春雨;彭詠龍;張智娟;

基于免疫遺傳算法的逆變器控制    袁佳歆;陳柏超;田翠華;賈嘉斌;

吸收式冷藏箱逆變電源控制系統(tǒng)    李鑫;朱建華;岑盈盈;

基于根軌跡的單相逆變器PID控制器設(shè)計(jì)    金園園;王正仕;陳輝明;劉歡;

免疫遺傳算法在逆變器開關(guān)優(yōu)化中的應(yīng)用    王健;陳強(qiáng);

基于分布式發(fā)電的并網(wǎng)逆變器控制方案優(yōu)化    董超;邱創(chuàng);

離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)逆變器控制技術(shù)研究    曾嶸;年珩;

基于SVPWM的優(yōu)化Z源逆變器控制方法研究    馬文忠;張紅梅;張偉;李耀榮;王志;吳海波;

1kW潮流能發(fā)電裝置逆變器SVPWM技術(shù)的研究與應(yīng)用    張少杰;段鐵群;楊勇;張亮;

一種新型的光伏逆變器SHE-PWM開關(guān)模式研究    胡存剛;

交流伺服系統(tǒng)逆變器死區(qū)效應(yīng)分析及其補(bǔ)償策略    裘君;趙光宙;劉棟良;王家軍;

基于非正交坐標(biāo)系的三電平逆變器控制策略研究    祝龍記;張立;

基于模數(shù)混合FPGA的標(biāo)準(zhǔn)正弦波逆變器設(shè)計(jì)    廖家平;張友獎(jiǎng);姚銘;

級(jí)聯(lián)式多電平逆變器控制方法研究    徐憶平;李明;朱美強(qiáng);

基于狀態(tài)空間平均法的光伏并網(wǎng)逆變器控制建模(英文)    楊海柱;金新民;

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分布式發(fā)電多逆變器并網(wǎng)孤島檢測(cè)技術(shù)研究    謝東

PWM逆變器的控制及并聯(lián)運(yùn)行控制研究    何中一

微網(wǎng)孤島運(yùn)行模式下阻抗匹配關(guān)系和混雜特性研究    姜世公

軟開關(guān)PWM逆變器的研究及其在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    王強(qiáng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    曹太強(qiáng)

微網(wǎng)系統(tǒng)并/離網(wǎng)特性與控制策略研究    黃杏

微電網(wǎng)多參數(shù)特性分析及其測(cè)控方法研究    朱艷萍

基于Z源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    王君惠

兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電逆變器的研究    尹越

基于Z源逆變器的直驅(qū)式方波永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究    歐陽(yáng)桂泉

小功率全橋光伏并網(wǎng)型逆變器的技術(shù)研究    周國(guó)祥

柔性逆變器控制策略研究及其Matlab/Simulink仿真實(shí)現(xiàn)    皮海燕

基于PEBB的光伏逆變器關(guān)鍵技術(shù)研究    張晨云

多模塊并聯(lián)DC/AC電力變換技術(shù)研究    呂世家

基于Quasi-Z源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)    李豐林

基于軟開關(guān)PWM技術(shù)的光伏逆變器的研究與設(shè)計(jì)    曹建

逆變器控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究    朱志杰