單相光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)研究及實現(xiàn)

【摘要】： 如今,光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展蒸蒸日上。光伏發(fā)電系統(tǒng)中,逆變系統(tǒng)是極其重要的環(huán)節(jié),其可靠性直接影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運行。本文針對單相光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)進行了建模仿真與實驗研究,并完成了實驗樣機的設(shè)計。 逆變系統(tǒng)主電路采用單相全橋+輸出變壓器隔離拓?fù)?。對主電路及IGBT吸收電路原理給出了詳細(xì)地理論分析并在Matlab下進行了建模仿真分析。最后完成了主電路設(shè)計與調(diào)試,給出了實驗結(jié)果。 逆變系統(tǒng)控制電路部分對獨立光伏系統(tǒng)電壓源電壓控制和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)電壓源電流控制兩種控制方式進行了仿真研究和實驗分析,提出了一種雙閉環(huán)控制的方法。雙閉環(huán)控制器能夠同時對主電路輸出量進行平均值和瞬時值控制,具有較快的響應(yīng)速度和較高的控制精度。結(jié)合主電路模型推導(dǎo)了雙閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù),并根據(jù)系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)化了控制參數(shù)。在Matlab下建立了雙閉環(huán)控制系統(tǒng)電路模型,給出了電壓源電壓控制下突加和突卸負(fù)載時的仿真結(jié)果。對并網(wǎng)光伏系統(tǒng)鎖相器進行了理論分析,并結(jié)合雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進行了建模仿真,給出了電壓源電流控制下的仿真結(jié)果。此外,控制電路同時具備故障檢測處理、故障觸發(fā)控制、電源檢測、主電路直流母線檢測和系統(tǒng)狀態(tài)實時顯示等功能。最后完成了控制電路設(shè)計與調(diào)試,給出了實驗結(jié)果。 在驅(qū)動電路設(shè)計過程中提出了一種新穎的設(shè)計思想:在實現(xiàn)對控制信號隔離放大的同時具備對IGBT工作狀態(tài)的檢測和故障處理功能。選用TLP250和UC3845分別作為隔離放大和故障處理的控制芯片。最后完成了驅(qū)動電路設(shè)計與調(diào)試,給出了實驗結(jié)果。 控制電源采用PFC+單端反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在Fairchild PFC芯片F(xiàn)AN7530控制下控制電源對電網(wǎng)的諧波污染大大減小,實現(xiàn)了綠色化。單端反激部分反饋電路設(shè)計過程中,采用了零極點補償法,提高了中頻段增益和控制電源的動態(tài)穩(wěn)態(tài)性能。最后完成了控制電源設(shè)計調(diào)試。 最后,基于以上四部分建模仿真研究和實驗分析,完成了整個逆變系統(tǒng)樣機設(shè)計調(diào)試。結(jié)果表明:各部分運行穩(wěn)定,逆變系統(tǒng)性能達(dá)到設(shè)計要求。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 逆變系統(tǒng) 單相全橋 雙閉環(huán)控制 PFC
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題研究背景7-9
• 1.1.1 光伏發(fā)電概況7
• 1.1.2 世界光伏發(fā)電進展7-8
• 1.1.3 我國光伏發(fā)電進展8-9
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究概況10-12
• 1.3.1 國內(nèi)研究概況10-11
• 1.3.2 國外研究概況11-12
• 1.4 本文所做的工作12-13
• 第二章 光伏逆變系統(tǒng)主電路研究及實現(xiàn)13-23
• 2.1 逆變系統(tǒng)主電路原理分析與設(shè)計13-16
• 2.1.1 電路工作模式分析14
• 2.1.2 電路工作情況分析14-15
• 2.1.3 逆變系統(tǒng)主電路設(shè)計15-16
• 2.2 IGBT緩沖電路原理分析與設(shè)計16-18
• 2.2.1 緩沖電路工作原理分析16-17
• 2.2.2 緩沖電路參數(shù)計算17-18
• 2.3 濾波器原理分析與設(shè)計18-19
• 2.4 逆變系統(tǒng)主電路仿真實驗分析及實現(xiàn)19-22
• 2.4.1 逆變系統(tǒng)主電路仿真分析19-20
• 2.4.2 IGBT緩沖電路仿真分析20-21
• 2.4.3 逆變系統(tǒng)主電路實現(xiàn)21
• 2.4.4 逆變系統(tǒng)主電路實驗結(jié)果分析21-22
• 2.4.5 IGBT緩沖電路實驗結(jié)果分析22
• 2.5 小結(jié)22-23
• 第三章 光伏逆變系統(tǒng)控制電路研究及實現(xiàn)23-49
• 3.1 光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)控制方式23-24
• 3.2 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)原理分析與仿真研究24-29
• 3.2.1 瞬時值控制系統(tǒng)原理分析與仿真研究24-26
• 3.2.2 平均值控制系統(tǒng)原理分析與仿真研究26-29
• 3.3 鎖相器原理分析與仿真研究29-30
• 3.3.1 鎖相器原理分析29-30
• 3.3.2 鎖相器仿真研究30
• 3.4 控制電路硬件設(shè)計30-42
• 3.4.1 雙閉環(huán)控制器電路設(shè)計30-32
• 3.4.2 鎖相器電路設(shè)計32-33
• 3.4.3 SPWM系統(tǒng)電路設(shè)計33-38
• 3.4.4 電源與主電路直流母線檢測器原理分析與設(shè)計38-39
• 3.4.5 故障檢測處理器原理分析與設(shè)計39-40
• 3.4.6 顯示電路原理分析與設(shè)計40-41
• 3.4.7 故障觸發(fā)控制器原理分析與設(shè)計41-42
• 3.5 逆變系統(tǒng)控制電路實現(xiàn)及實驗結(jié)果分析42-47
• 3.5.1 逆變系統(tǒng)控制電路實現(xiàn)42-43
• 3.5.2 SPWM系統(tǒng)實驗結(jié)果分析43-45
• 3.5.3 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)及鎖相器實驗結(jié)果分析45-47
• 3.6 小結(jié)47-49
• 第四章 光伏逆變系統(tǒng)驅(qū)動電路研究及實現(xiàn)49-57
• 4.1 驅(qū)動電路要求49-50
• 4.2 驅(qū)動器研究與設(shè)計50-52
• 4.2.1 隔離部分研究與設(shè)計50
• 4.2.2 放大部分研究與設(shè)計50-51
• 4.2.3 檢測保護部分研究與設(shè)計51-52
• 4.3 驅(qū)動電路實現(xiàn)及實驗結(jié)果分析52-55
• 4.3.1 驅(qū)動電路實現(xiàn)52-53
• 4.3.2 隔離部分實驗結(jié)果分析53
• 4.3.3 放大部分實驗結(jié)果分析53-54
• 4.3.4 檢測保護部分實驗結(jié)果分析54-55
• 4.4 小結(jié)55-57
• 第五章 光伏逆變系統(tǒng)控制電源研究及實現(xiàn)57-71
• 5.1 整流部分研究與設(shè)計57-58
• 5.1.1 EMI濾波器研究與設(shè)計57-58
• 5.1.2 整流橋與直流母線電容設(shè)計58
• 5.2 PFC部分研究與設(shè)計58-63
• 5.2.1 PFC概述59
• 5.2.2 BOOST功率因數(shù)校正器原理分析59-60
• 5.2.3 PFC部分電路設(shè)計60-63
• 5.3 單端反激部分研究與設(shè)計63-69
• 5.4 控制電源實現(xiàn)69-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果75-76
• 致謝76-77

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