基于Z源逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究

【摘要】： 光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用發(fā)展的趨勢，逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)核心部件之一，由于傳統(tǒng)的電壓型和電流型逆變器存在著原理上的障礙和局限，因此本論文主要分析一種新型的Z源逆變器，它能夠克服傳統(tǒng)電壓型和電流型逆變器的理論局限。在電壓型逆變器中引入Z網(wǎng)絡(luò)后，使逆變器主電路的直通成為可能，并且可以利用逆變器的直通使Z源逆變器成為一個升壓降壓型的逆變器。 本論文對Z源逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、升降壓原理以及等效電路進行了詳細(xì)的分析、通過分析根據(jù)不同的研究角度得出了Z源逆變器的優(yōu)點，然后討論了阻抗源變換器的各種控制方法，建立SVPWM算法數(shù)學(xué)模型并進行了仿真，對電路性能進行了驗證，最后通過分析計算設(shè)計出Z網(wǎng)絡(luò)，電壓電流采樣調(diào)理電路等。利用最大功率跟蹤控制使得太陽能輸出功率最大，同時交流電流作為并網(wǎng)電流實時跟蹤電網(wǎng)電壓的頻率和相位。逆變器的并網(wǎng)控制方式采用電壓源電流控制方式，并網(wǎng)控制方案采用跟蹤實時電流的三角波比較方式，該系統(tǒng)采用TMS320LF2407DSP芯片控制整個并網(wǎng)系統(tǒng)，利用DSP豐富的外圍電路和強大的功能實現(xiàn)并網(wǎng)系統(tǒng)的所有控制和保護功能，以DSP為控制核心的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)具有可靠性強，工作效率高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點,其加快了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。 最后搭建實驗電路，通過DSP的控制，驗證了系統(tǒng)的可靠性和有效性。 【關(guān)鍵詞】：Z源變流器 電壓型 電流型 并網(wǎng)逆變器
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 緒論7-11
• 1.1 課題背景7
• 1.2 課題研究的實際意義7-8
• 1.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展歷史與趨勢8-10
• 1.3.1 國外光伏發(fā)電歷史及現(xiàn)狀8-9
• 1.3.2 國內(nèi)光伏發(fā)電歷史及現(xiàn)狀9-10
• 1.4 課題主要研究的內(nèi)容10-11
• 2 Z 源逆變器的提出11-24
• 2.1 傳統(tǒng)逆變電路拓?fù)涞睦碚摼窒?/span>11-13
• 2.1.1 電壓型和電流型逆變器拓?fù)浜喗?/span>11-12
• 2.1.2 電壓型和電流型逆變器拓?fù)涞睦碚摼窒?/span>12-13
• 2.2 新型的Z 源逆變器13-14
• 2.2.1 Z 源逆變器的提出13-14
• 2.2.2 Z 源逆變器的優(yōu)點14
• 2.3 電壓型Z 源逆變器的工作原理14-21
• 2.3.1 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)15-16
• 2.3.2 工作原理16-18
• 2.3.3 電壓型Z 源逆變器的升降壓原理18-21
• 2.3.4 Z 源逆變器的仿真及結(jié)果分析21
• 2.4 本系統(tǒng)實現(xiàn)的設(shè)計方案21-22
• 2.5 基于Z 源并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制22-24
• 3 電壓型Z 源型逆變器的控制方法24-28
• 3.1 短路零矢量的不同實現(xiàn)方法24-25
• 3.2 Z 源逆變器的各種控制方法25-28
• 3.2.1 按實現(xiàn)短路零矢量的方法不同分類25-26
• 3.2.2 按注入短路零矢量的方法不同分類26-28
• 4 空間矢量調(diào)制SVPWM 算法研究28-36
• 4.1 矢量等效原理28-30
• 4.2 建立算法模型及仿真30-36
• 4.2.1 扇區(qū)仿真模型的建立30-31
• 4.2.2 相鄰兩矢量作用時間的確定31-32
• 4.2.3 計算空間矢量比較器切換點32-33
• 4.2.4 輸出PWM 信號33-34
• 4.2.5 空間矢量實現(xiàn)流程圖及仿真結(jié)果分析34-36
• 5 最大功率跟蹤方案的確定36-41
• 5.1 最大功率點跟蹤技術(shù)36-38
• 5.2 MPPT 實現(xiàn)方法介紹38-39
• 5.3 增量電導(dǎo)法算法流程39-41
• 6 基于DSP 的并網(wǎng)控制方案41-55
• 6.1 DSP 介紹41-43
• 6.1.1 DSP 系統(tǒng)的特點41
• 6.1.2 主控制芯片介紹41-43
• 6.2 采用DSP 控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)43-45
• 6.2.1 電流指令的同步44
• 6.2.2 調(diào)制波的產(chǎn)生44-45
• 6.3 光伏并網(wǎng)的控制目標(biāo)45-49
• 6.3.1 逆變器的并網(wǎng)控制方式45-46
• 6.3.2 采用電流源輸出控制方式46-47
• 6.3.3 直流側(cè)電壓的控制47
• 6.3.4 PWM 逆變器的控制方案選取47-48
• 6.3.5 實現(xiàn)電壓相位檢測方法48-49
• 6.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計49-50
• 6.4.1 軟件設(shè)計原則49
• 6.4.2 程序的總體設(shè)計49
• 6.4.3 程序的編制49
• 6.4.4 程序的檢查和修改49-50
• 6.4.5 程序的調(diào)試50
• 6.5 軟件開發(fā)環(huán)境50-51
• 6.5.1 集成開發(fā)環(huán)境50-51
• 6.5.2 程序調(diào)試51
• 6.6 控制部分軟件實現(xiàn)51-55
• 6.6.1 軟件程序流程圖51-52
• 6.6.2 鎖相環(huán)的原理與實現(xiàn)52-53
• 6.6.3 頻率調(diào)整控制算法53-55
• 7 Z 源逆變器樣機設(shè)計55-62
• 7.1 主電路器件參數(shù)選擇55-57
• 7.1.1 輸入二極管的設(shè)計55
• 7.1.2 輸入側(cè)電容的設(shè)計55-56
• 7.1.3 Z 網(wǎng)絡(luò)中電容的設(shè)計56
• 7.1.4 Z 網(wǎng)絡(luò)中電感的設(shè)計56-57
• 7.2 采樣控制電路設(shè)計57-59
• 7.3 功率變換器的IGBT 驅(qū)動核心電路59-62
• 8 結(jié)論62-63
• 8.1 本文研究工作的總結(jié)62
• 8.2 工作展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-67
• 附錄67-71

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