高頻隔離型光伏逆變器的研究

【摘要】： 太陽能發(fā)電在世界能源危機(jī)的背景下飛速發(fā)展,已成為新能源的主流之一。逆變器作為主要的能量變換裝置器件,其性能的好壞對(duì)整個(gè)光伏系統(tǒng)的效率造成很大的影響。本文采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略,保證了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快,穩(wěn)態(tài)誤差小。為此,論文主要對(duì)系統(tǒng)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制方法以及基于FPGA的軟件實(shí)現(xiàn)方法等技術(shù)進(jìn)行了分析研究。 本文首先通過對(duì)幾種常見的數(shù)學(xué)模型分析方法的比較,選擇適合本文的數(shù)學(xué)建模方法。文中給出了逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),詳細(xì)論述了其工作原理,對(duì)該逆變器不同工作狀態(tài)下的等效電路進(jìn)行分析,并利用狀態(tài)空間平均法建立了逆變器數(shù)學(xué)模型,確定主要元件的參數(shù)。 隨后對(duì)當(dāng)前比較流行的幾種逆變電路的控制方法進(jìn)行了對(duì)比分析。本文采用的基于SPWM控制的電壓電流雙環(huán)控制的算法,具有開關(guān)頻率固定、物理意義清晰、實(shí)現(xiàn)方便的優(yōu)點(diǎn),保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。通過分析幾種最大功率跟蹤算法各自的優(yōu)缺點(diǎn),最后給出了改進(jìn)的最大功率跟蹤算法,保證系統(tǒng)輸出最大功率。 最后用FPGA實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)。整機(jī)測(cè)試結(jié)果表明:該逆變器的性能指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型和控制策略的有效性和理論分析的正確性和可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 正弦脈寬調(diào)制 最大功率跟蹤 逆變 正激推挽變換器
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 光伏發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r8-10
• 1.1.1 太陽能利用是必然的選擇8
• 1.1.2 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)8-9
• 1.1.3 光伏技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2 光伏逆變器的現(xiàn)狀和未來趨勢(shì)10
• 1.3 課題來源及研究的主要內(nèi)容10-12
• 第2章 開關(guān)變換器的建模方法12-18
• 2.1 常見的開關(guān)變換器數(shù)學(xué)建模方法13-15
• 2.2 開關(guān)變換器數(shù)學(xué)建模方法的各自特點(diǎn)分析15
• 2.3 狀態(tài)空間平均法15-17
• 2.4 本章小結(jié)17-18
• 第3章 逆變器的電路結(jié)構(gòu)分析與建模18-33
• 3.1 系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)分析18-21
• 3.2 主要電路部分的工作狀態(tài)分析21-24
• 3.3 逆變器的數(shù)學(xué)模型分析24-26
• 3.4 系統(tǒng)主電路參數(shù)設(shè)計(jì)26-32
• 3.4.1 開關(guān)管選型26
• 3.4.2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)26-29
• 3.4.3 輸出LC 濾波器的設(shè)計(jì)29-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第4章 光伏逆變器的控制策略33-41
• 4.1 DC-AC 電路的控制方法33-35
• 4.1.1 常見DC-AC 電路控制方法的特點(diǎn)對(duì)比分析33
• 4.1.2 電壓電流雙環(huán)反饋控制33-35
• 4.2 SPWM 波形的產(chǎn)生方法35-37
• 4.3 最大功率點(diǎn)追蹤控制算法37-40
• 4.3.1 常見的MPPT 控制算法分析37-39
• 4.3.2 負(fù)載擾動(dòng)觀察法和MPPT 的實(shí)現(xiàn)39-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 基于FPGA 的系統(tǒng)控制方案的實(shí)現(xiàn)41-50
• 5.1 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境41-42
• 5.2 電壓電流雙環(huán)控制器的設(shè)計(jì)42-44
• 5.3 PWM 發(fā)生器設(shè)計(jì)44-46
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析46-49
• 5.5 本章小結(jié)49-50
• 第6章 總結(jié)與展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 致謝54-55
• 附錄一 碩士期間公開發(fā)表的論文55-56
• 附錄二 雙環(huán)控制器原理圖56

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