10kW三相光伏并網逆變器的研究

【摘要】：煤、石油、天然氣等化石能源的大量開發(fā)及利用不僅造成環(huán)境日益惡化，并且這些一次能源可開采量已經越來越少，因而發(fā)展清潔干凈的新能源已經勢在必行。太陽能資源豐富，潛力巨大，無污染，是未來主要開發(fā)的新能源之一。世界各國對其中的光伏發(fā)電技術非常重視，而光伏并網逆變器是光伏發(fā)電技術的主要研究內容之一。數字信號處理芯片DSP的快速發(fā)展，使得光伏并網逆變器的控制算法得以實現。本文以TMS320F2812型DSP作為控制芯片，對10kW光伏并網逆變器進行了深入研究。 首先本文分析了光伏并網逆變器的研究背景及意義和國內外的發(fā)展現狀，并且對逆變器的構成、類別、拓撲結構進行了相關論述。 其次對光伏電池的基本工作原理和特性進行了介紹，詳細分析了光伏陣列最大功率跟蹤的原理和控制算法，通過改變功率開關管的占空比達到最大功率點跟蹤的目的。 隨后本文對并網逆變器的選型原理等進行了詳細介紹，在分析幾種常用的輸出電流控制算法后重點論述了模糊控制的發(fā)展和原理，通過模糊控制調節(jié)滯環(huán)寬度，實現開關頻率的變化范圍減小。 最后針對10kW三相光伏并網逆變器進行了設計和仿真。主電路選用DC-DC升壓電路和DC-AC逆變電路的兩級電路結構。并設計了檢測、驅動和保護電路。在此基礎上對光伏并網逆變器進行了仿真分析。仿真結果表明：通過模糊控制方法，光伏陣列能快速響應，達到最大功率點，逆變器中輸出的電流和電網中的電壓，頻率和相位一致，功率因數為1，且跟蹤速度快，諧波含量少。 【關鍵詞】：太陽能 光伏并網逆變器 最大功率點跟蹤 DSP
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-17
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的概述9-13
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成9-10
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類10
• 1.2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結構10-13
• 1.3 國內外研究現狀13-15
• 1.3.1 國外光伏并網發(fā)電的發(fā)展及其現狀13-14
• 1.3.2 國內光伏發(fā)電技術的發(fā)展及其現狀14-15
• 1.4 本文的主要工作內容15-17
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤17-28
• 2.1 光伏電池工作原理及特性17-19
• 2.1.1 光伏電池基本工作原理17-18
• 2.1.2 光伏電池的等效電路及伏安特性18-19
• 2.2 最大功率跟蹤原理及控制策略19-22
• 2.2.1 最大功率跟蹤原理20-21
• 2.2.2 最大功率跟蹤控制電路21-22
• 2.3 最大功率控制的實現22-23
• 2.4 最大功率跟蹤的方法23-27
• 2.4.1 干擾觀察法23-24
• 2.4.2 電導增量法24-26
• 2.4.3 恒定電壓法26-27
• 2.4.4 模糊控制法27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3章 并網逆變器及控制算法研究28-40
• 3.1 并網逆變器輸入輸出方式的選擇28-29
• 3.2 逆變器主電路中隔離方式的選擇29-30
• 3.3 光伏并網逆變器運行的原理30-31
• 3.4 并網逆變器輸出電流的一般控制算法31-33
• 3.5 模糊控制變環(huán)寬光伏逆變器33-37
• 3.5.1 滯環(huán)寬度和開關頻率的關系33-34
• 3.5.2 模糊控制的產生及發(fā)展34
• 3.5.3 模糊控制系統(tǒng)的組成及原理34-35
• 3.5.4 模糊控制系統(tǒng)的設計35-37
• 3.5.5 模糊控制在并網逆變器中的應用37
• 3.6 并網逆變器中數字鎖相環(huán)技術37-39
• 3.6.1 數字鎖相環(huán)的原理38
• 3.6.2 數字鎖相環(huán)的設計38-39
• 3.7 本章小結39-40
• 第4章 10kW 三相光伏逆變器的設計40-48
• 4.1 三相光伏并網逆變器的原理圖及參數要求40
• 4.2 并網逆變器主電路參數設計40-43
• 4.2.1 前級 DC-DC 升壓電路參數設計40-42
• 4.2.2 后級 DC-AC 逆變電路參數設計42-43
• 4.3 并網逆變器控制電路的設計43-47
• 4.3.1 控制芯片的選擇43-44
• 4.3.2 信號的檢測電路44-45
• 4.3.3 驅動電路的設計45-46
• 4.3.4 保護電路的設計46-47
• 4.4 本章小結47-48
• 第5章 10KW 三相光伏并網逆變器的仿真研究48-60
• 5.1 光伏并網逆變器的仿真軟件48
• 5.2 光伏陣列仿真模型構建48-50
• 5.3 10KW 光伏陣列最大功率點跟蹤（MPPT）仿真50-55
• 5.4 10KW 三相并網逆變器仿真55-59
• 5.5 本章小結59-60
• 第6章 總結與展望60-62
• 6.1 本文總結60
• 6.2 工作展望60-62
• 參考文獻62-65
• 致謝65-66
• 附錄66

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