可并網(wǎng)三相光伏逆變裝置的研究與設(shè)計

【摘要】： 隨著市場經(jīng)濟和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污染,已經(jīng)成為制約人類社會健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視,太陽能以其清潔環(huán)保、蘊藏豐富等優(yōu)點逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置,是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本課題研究的是可并網(wǎng)三相光伏逆變電源,以追求體積小、效率高、精度大、方便實用為目的,采用了DC-HFAC-DC-LFAC三級功率傳輸架構(gòu),設(shè)計中使用了SPWM技術(shù)、SVPWM技術(shù)、內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)、DSP數(shù)字控制技術(shù)和數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)等前沿實用技術(shù)。 直流DC-DC變換器采用內(nèi)高頻環(huán)技術(shù),既實現(xiàn)了電氣隔離又大大的減小了裝置體積。這一部分本文不做涉及,本文所涉及的內(nèi)容為本系統(tǒng)的DC-AC逆變電源部分,本論文的主要內(nèi)容如下: 首先,分析了幾種DC-AC逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),根據(jù)其優(yōu)缺點與實際應(yīng)用需要,選擇三相四橋臂結(jié)構(gòu)作為本文主電路結(jié)構(gòu),滿足了電網(wǎng)負(fù)載的不平衡性。在選擇了三相四橋臂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,選取兩種最新的SVM控制方法:基于三態(tài)滯環(huán)的瞬時空間電流相量控制法與二維空間矢量控制法,對兩種方法作出詳細(xì)分析比較,根據(jù)實用性原則,選取二維空間矢量控制法作為本文的控制方法。 其次,選取了主控芯片TI公司的TMS320F2812,電路中的功能盡量數(shù)字化實現(xiàn),既控制了電路體積,又大大提高了系統(tǒng)的安全性與可靠性。設(shè)計了本系統(tǒng)的控制電路、驅(qū)動電路、緩沖電路、保護電路、濾波器電路等系統(tǒng)電路,本系統(tǒng)所有硬件電路均設(shè)計完畢。為了驗證設(shè)計的正確性,大部分電路都用ORCAD-Pspice仿真軟件進行仿真驗證,小部分電路搭建實際電路,設(shè)計電路都能達到系統(tǒng)設(shè)計要求。 隨后,簡單介紹了DSP編程環(huán)境CCS。詳細(xì)分析了SVPWM的工作原理,并給出二維空間矢量法在DSP中的實現(xiàn)方法。介紹幾種MPPT方法,并選取本課題所選用的方法。 最后,給出系統(tǒng)仿真,分析了重點模塊,得到了仿真結(jié)果。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)電源 空間矢量脈寬調(diào)制 內(nèi)高頻環(huán) 三相四橋臂
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 光伏產(chǎn)業(yè)崛起的背景及意義13
• 1.2 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展13-16
• 1.2.1 太陽能并網(wǎng)發(fā)電的國際形勢13-14
• 1.2.2 我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景14-16
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介16-19
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)17-19
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容與目標(biāo)19-23
• 第2章 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略23-35
• 2.1 三相光伏逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)23-25
• 2.1.1 三相分裂電容式逆變器23-24
• 2.1.2 帶NFT的三相橋式逆變器24
• 2.1.3 組合式的三相橋式逆變器24-25
• 2.1.4 三相四橋臂逆變器25
• 2.2 三相光伏逆變器的控制策略25-35
• 2.2.1 基于三態(tài)滯環(huán)的瞬時空間電流相量控制法26-30
• 2.2.2 二維空間矢量控制法30-35
• 第3章 光伏逆變器硬件電路設(shè)計35-59
• 3.1 主控芯片選擇及其外圍電路設(shè)計35-37
• 3.2 采樣電路設(shè)計37-39
• 3.3 過流保護電路設(shè)計39-41
• 3.3.1 過載保護39
• 3.3.2 短路保護39-41
• 3.4 鎖相電路設(shè)計41-42
• 3.5 驅(qū)動電路設(shè)計42-50
• 3.5.1 EXB841的工作原理42-46
• 3.5.2 EXB841的缺點與改進46-50
• 3.6 直流大電容設(shè)計50-52
• 3.7 緩沖電路設(shè)計52-53
• 3.8 光伏逆變器濾波電路設(shè)計53-56
• 3.8.1 獨立運行時的LC濾波器設(shè)計53-55
• 3.5.2 并網(wǎng)運行時的LCL濾波器設(shè)計55-56
• 3.9 印刷電路板設(shè)計注意事項56-59
• 第4章 光伏逆變器軟件設(shè)計59-73
• 4.1 DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS59-60
• 4.2 電壓空間矢量PWM子程序分析60-66
• 4.2.1 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系60-61
• 4.2.2 電壓空間矢量調(diào)制的原理61-63
• 4.2.3 電壓空間矢量調(diào)制的DSP軟件實現(xiàn)63-66
• 4.3 最大功率點跟蹤(MPPT)算法66-70
• 4.3.1 恒壓跟蹤法(CVT)66-67
• 4.3.2 擾動觀察法(P&O)67-68
• 4.3.3 電導(dǎo)增量法(INC)68
• 4.3.4 滯環(huán)比較法68-69
• 4.3.5 模糊邏輯控制法69
• 4.3.6 CVT啟動+單變量INC算法69-70
• 4.4 孤島效應(yīng)簡述70-72
• 4.5 TMS320F2812編程注意事項72-73
• 第5章 仿真分析與后期工作展望73-81
• 5.1 仿真軟件MATLAB簡介73-74
• 5.1.1 MATLAB的特點73
• 5.1.2 MATLAB Simulink以及PSB簡介73-74
• 5.2 系統(tǒng)仿真模型分析74-78
• 5.2.1 SVPWM調(diào)制波生成模塊74-77
• 5.2.2 電壓反饋環(huán)節(jié)77-78
• 5.2.3 仿真試驗結(jié)果78
• 5.3 后期工作展望78-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與項目87-88
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表88

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