電流型光伏并網(wǎng)逆變控制器研究及實現(xiàn)

【摘要】：隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人類文明的不斷進步,人類的環(huán)保意識逐漸增強。太陽能以其潔凈、經(jīng)濟、儲量豐富等優(yōu)點備受關(guān)注,太陽能發(fā)電技術(shù)被人們一直看好。在太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中,并網(wǎng)逆變器成為了整個系統(tǒng)的核心。當今數(shù)字技術(shù)日新月異,使得專用的數(shù)字信號處理器芯片得以出現(xiàn),保證了先進的控制策略在數(shù)字系統(tǒng)中得以實現(xiàn)。論文對光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變控制器做了詳細的闡述,在最大功率跟蹤、并網(wǎng)控制策略和鎖相器的設(shè)計等一些方面做了深入的研究。 論文首先介紹了當前光伏發(fā)電的背景和光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種拓撲結(jié)構(gòu)以及逆變技術(shù)的發(fā)展,并對并網(wǎng)逆變控制器的拓撲結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進行了分析。 在此基礎(chǔ)上,對并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)進行了硬件設(shè)計。并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)主回路為兩級變換的拓撲結(jié)構(gòu)：直流變換和逆變?yōu)V波兩個環(huán)節(jié)。直流變換采用的是Boost直流升壓電路來對直流電壓進行升高,在直流升壓電路后端設(shè)計了逆變電路和并網(wǎng)濾波器。為了保證并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相,在并網(wǎng)之前設(shè)計了鎖相器。在系統(tǒng)的設(shè)計中,為避免強烈的電磁干擾,采取了控制板與主回路板分開設(shè)計的方法?？刂瓢逯饕ㄌ幚砥骱诵碾娐?信號調(diào)理電路,采樣電路和供電電源電路。論文中在各個器件參數(shù)的確定方面做出了詳細的推導和計算。 同時,論文在定電壓法、電導增量法等幾種最大功率跟蹤方法的基礎(chǔ)上設(shè)計出了一種變步長斷續(xù)擾動的最大功率跟蹤的方法。在主回路的控制中利用了PID控制算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法來實現(xiàn)對逆變輸出的控制；在并網(wǎng)鎖相環(huán)中,設(shè)計了一種兩次比較的可自動調(diào)節(jié)的鎖相器來保證并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。 最后,將整個系統(tǒng)各個部分電路組裝進行聯(lián)機調(diào)試。實驗結(jié)果表明利用電流跟蹤電網(wǎng)電壓的并網(wǎng)逆變器的逆變效果良好,且并網(wǎng)電流能夠跟蹤電網(wǎng)電壓,基本達到了并網(wǎng)要求。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 數(shù)字信號處理器 最大功率跟蹤 鎖相器
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變控制器研究的背景和意義9-10
• 1.2 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-14
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-12
• 1.2.2 我國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展12-14
• 1.3 逆變控制技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展概況及發(fā)展趨勢14-15
• 1.3.1 逆變控制技術(shù)概況14
• 1.3.2 逆變控制技術(shù)的發(fā)展14-15
• 1.4 并網(wǎng)逆變技術(shù)存在的問題及本文研究的目的和意義15
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容15-17
• 2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)逆變器17-25
• 2.1 光伏并網(wǎng)的結(jié)構(gòu)17-22
• 2.1.1 集中式結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 交流模塊式結(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.3 串型結(jié)構(gòu)19-20
• 2.1.4 多支路結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.5 主從結(jié)構(gòu)21
• 2.1.6 直流模塊式結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2 逆變并網(wǎng)控制系統(tǒng)22-24
• 2.2.1 隔離型光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2.2 非隔離型并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 單相并網(wǎng)系統(tǒng)主電路和控制系統(tǒng)設(shè)計25-51
• 3.1 單相并網(wǎng)逆變器的技術(shù)指標25-26
• 3.2 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)介紹26-27
• 3.3 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及各模塊功能27-29
• 3.3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)27-28
• 3.3.2 系統(tǒng)各部分介紹28-29
• 3.4 硬件系統(tǒng)的各部分設(shè)計29-50
• 3.4.1 升壓電路的分析29-31
• 3.4.2 升壓變換電路的參數(shù)設(shè)計31-34
• 3.4.3 升壓電路仿真實驗34-35
• 3.4.4 并網(wǎng)逆變器主電路工作原理35-37
• 3.4.5 主電路功率器件的選擇37-39
• 3.4.6 系統(tǒng)輸出濾波器的設(shè)計39-43
• 3.4.7 并網(wǎng)控制器的設(shè)計43-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 4 最大功率點跟蹤51-59
• 4.1 光伏電池模型及特性51-52
• 4.2 幾種最大功率跟蹤方法52-55
• 4.2.1 定電壓法52-53
• 4.2.2 電導增量法53-54
• 4.2.3 擾動觀察法54-55
• 4.2.4 梯度法55
• 4.3 變步長斷續(xù)擾動法55-58
• 4.3.1 變步長斷續(xù)擾動法的原理55-56
• 4.3.2 MPPT控制器的設(shè)計56-57
• 4.3.3 實驗和分析57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 并網(wǎng)逆變控制策略的研究59-75
• 5.1 正弦脈寬調(diào)制逆變技術(shù)59-62
• 5.1.1 SPWM的基本原理59-60
• 5.1.2 SPWM生成方法60-61
• 5.1.3 SPWM生成的仿真實驗61-62
• 5.2 并網(wǎng)逆變常用的控制方法62-67
• 5.2.1 數(shù)字和模擬的SPWM控制方法62-66
• 5.2.2 數(shù)字逆變器幾種常用的控制方法66-67
• 5.3 基于PID的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制67-72
• 5.3.1 控制目的和方式67-69
• 5.3.2 PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立69-72
• 5.4 逆變控制系統(tǒng)仿真實驗及分析72-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 6 并網(wǎng)方式及鎖相控制75-83
• 6.1 并網(wǎng)形式的研究75-77
• 6.1.1 電壓型并網(wǎng)75-76
• 6.1.2 電流型并網(wǎng)76-77
• 6.2 鎖相控制77-80
• 6.2.1 數(shù)字鎖相環(huán)基本原理77-78
• 6.2.2 鎖相電路的設(shè)計78-79
• 6.2.3 鎖相工作過程79-80
• 6.2.4 鎖相調(diào)節(jié)工作流程80
• 6.3 系統(tǒng)調(diào)試和分析80-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 7 結(jié)論83-85
• 7.1 全文總結(jié)83
• 7.2 展望83-85
• 參考文獻85-89
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文89-90
• 致謝90-92

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