并網(wǎng)型單相光伏逆變器的研究

【摘要】： 在能源枯竭與環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，新能源的開發(fā)與利用愈來(lái)愈受到重視，太陽(yáng)能以其經(jīng)濟(jì)、清潔等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞，而逆變器又是系統(tǒng)中主要的能量變換裝置，其性能的好壞，直接影響著太陽(yáng)能利用效率的高低。本文針對(duì)既可獨(dú)立運(yùn)行又可并網(wǎng)運(yùn)行的單相光伏逆變器，采用有效值外環(huán)、瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)的控制方法，既保證了逆變器輸出的靜態(tài)誤差為零，又保證了逆變器的輸出波形良好。為此，論文主要對(duì)系統(tǒng)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制方法以及并網(wǎng)過(guò)程中的數(shù)字鎖相環(huán)和反孤島保護(hù)等技術(shù)進(jìn)行了分析研究。 首先，概述了太陽(yáng)能利用的意義和廣闊前景，給出本課題的主要研究?jī)?nèi)容，詳細(xì)分析了逆變電源的主電路結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)控制電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，給出了同時(shí)滿足獨(dú)立和并網(wǎng)兩種運(yùn)行模式的輸出濾波器結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的計(jì)算過(guò)程，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。 在分析主電路工作時(shí)序的基礎(chǔ)上，闡述了并網(wǎng)型逆變器的控制目標(biāo)，總結(jié)了并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)必須滿足的條件，用結(jié)構(gòu)框圖的形式對(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控制的電壓或電流輸出控制的算法，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)，而且能夠很方便的實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行與并網(wǎng)運(yùn)行之間的切換，并能保證輸出波形良好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。 隨后，詳細(xì)討論了并網(wǎng)過(guò)程中的數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)，對(duì)鎖相環(huán)電路的組成、工作原理進(jìn)行了研究，結(jié)合DSP控制芯片的捕獲功能，針對(duì)電網(wǎng)電壓同步信號(hào)采樣電路存在滯后的特點(diǎn)，分析產(chǎn)生滯后的原因，采用超前α修正角的算法，并給出了程序的流程圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法可靠有效，能使逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓完全同相，達(dá)到功率因數(shù)為1的目的。 孤島效應(yīng)是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中必須解決的問(wèn)題，本文對(duì)孤島效應(yīng)的含義及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了說(shuō)明，分析了產(chǎn)生孤島效應(yīng)的原因，說(shuō)明了它的危害，證明了添加反孤島效應(yīng)保護(hù)的必要性，分別對(duì)孤島效應(yīng)的主動(dòng)和被動(dòng)檢測(cè)法進(jìn)行了介紹，并用MATLAB仿真工具對(duì)主動(dòng)頻率偏移法的反孤島效應(yīng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 最后，采用TI公司的TMS320LF2407A DSP作為主控芯片，研制完成1kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，分別得出了獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果表明，所采用的控制策略和設(shè)計(jì)的硬件電路能夠滿足設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可安全、穩(wěn)定運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞】：光伏逆變器 并網(wǎng)運(yùn)行 正激推挽變換器 數(shù)字鎖相環(huán) 孤島效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-13
• 1.2 光伏發(fā)電的意義和存在的問(wèn)題13-15
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類15-17
• 1.3.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)15-16
• 1.3.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)16-17
• 1.4 課題的主要內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)17-19
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4.2 逆變電源的性能指標(biāo)18
• 1.4.3 本論文的主要工作18-19
• 第二章 光伏逆變電源的電路結(jié)構(gòu)分析19-35
• 2.1 主電路的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作時(shí)序分析19-24
• 2.1.1 主電路的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-20
• 2.1.2 主電路的工作時(shí)序分析20-24
• 2.2 控制回路的構(gòu)成與工作原理24-26
• 2.3 逆變器輸出濾波器的設(shè)計(jì)26-30
• 2.4 系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計(jì)30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第三章 光伏并網(wǎng)逆變電源的控制技術(shù)35-47
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的輸出控制35-38
• 3.1.1 并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)35-36
• 3.1.2 并網(wǎng)運(yùn)行的條件36-37
• 3.1.3 并網(wǎng)逆變器的輸出控制模式37-38
• 3.2 逆變電路的控制方式38-43
• 3.2.1 電壓瞬時(shí)值單環(huán)反饋控制38-40
• 3.2.2 電流瞬時(shí)值單環(huán)反饋控制40-42
• 3.2.3 電壓電流雙環(huán)反饋控制42-43
• 3.3 基于SPWM的電壓/電流型逆變器控制與仿真分析43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 數(shù)字鎖相環(huán)的研究及其在并網(wǎng)逆變器中的應(yīng)用47-57
• 4.1 鎖相環(huán)(PLL)的原理及分類47-49
• 4.1.1 鎖相環(huán)技術(shù)的發(fā)展47
• 4.1.2 鎖相環(huán)的工作原理47-48
• 4.1.3 鎖相環(huán)的分類48-49
• 4.2 基于 TMS320LF2407A的軟件鎖相環(huán)的實(shí)現(xiàn)49-53
• 4.2.1 TMS320LF2407A捕獲單元概述49-50
• 4.2.2 電網(wǎng)電壓同步信號(hào)的采集50-51
• 4.2.3 程序算法的實(shí)現(xiàn)51-53
• 4.3 同步鎖相的具體實(shí)現(xiàn)及相位的調(diào)節(jié)53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 光伏并網(wǎng)逆變電源的孤島效應(yīng)及其檢測(cè)方法57-68
• 5.1 孤島效應(yīng)的含義及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)57-59
• 5.2 孤島效應(yīng)出現(xiàn)的原因59-60
• 5.3 孤島效應(yīng)的檢測(cè)及反孤島的研究60-64
• 5.3.1 孤島效應(yīng)的被動(dòng)檢測(cè)法61-62
• 5.3.2 孤島效應(yīng)的主動(dòng)檢測(cè)法62-64
• 5.4 反孤島技術(shù)應(yīng)用及MATLAB仿真64-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第六章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析68-77
• 6.1 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)68-72
• 6.1.1 軟件的主程序設(shè)計(jì)68-71
• 6.1.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)71-72
• 6.2 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與總結(jié)72-75
• 6.3 總結(jié)與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-83
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表83

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多功能開關(guān)電源的研究    魏偉;胡瑋;魏嵐婕;

單相串聯(lián)電壓質(zhì)量補(bǔ)償器控制器的研究    楊潮,韓英鐸,馬維新

一種基于FPGA的諧振型逆變器控制電路的分析和實(shí)現(xiàn)    張春雨;彭詠龍;張智娟;

基于免疫遺傳算法的逆變器控制    袁佳歆;陳柏超;田翠華;賈嘉斌;

吸收式冷藏箱逆變電源控制系統(tǒng)    李鑫;朱建華;岑盈盈;

基于根軌跡的單相逆變器PID控制器設(shè)計(jì)    金園園;王正仕;陳輝明;劉歡;

免疫遺傳算法在逆變器開關(guān)優(yōu)化中的應(yīng)用    王健;陳強(qiáng);

基于分布式發(fā)電的并網(wǎng)逆變器控制方案優(yōu)化    董超;邱創(chuàng);

離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)逆變器控制技術(shù)研究    曾嶸;年珩;

基于SVPWM的優(yōu)化Z源逆變器控制方法研究    馬文忠;張紅梅;張偉;李耀榮;王志;吳海波;

1kW潮流能發(fā)電裝置逆變器SVPWM技術(shù)的研究與應(yīng)用    張少杰;段鐵群;楊勇;張亮;

一種新型的光伏逆變器SHE-PWM開關(guān)模式研究    胡存剛;

交流伺服系統(tǒng)逆變器死區(qū)效應(yīng)分析及其補(bǔ)償策略    裘君;趙光宙;劉棟良;王家軍;

基于非正交坐標(biāo)系的三電平逆變器控制策略研究    祝龍記;張立;

基于模數(shù)混合FPGA的標(biāo)準(zhǔn)正弦波逆變器設(shè)計(jì)    廖家平;張友獎(jiǎng);姚銘;

級(jí)聯(lián)式多電平逆變器控制方法研究    徐憶平;李明;朱美強(qiáng);

基于狀態(tài)空間平均法的光伏并網(wǎng)逆變器控制建模(英文)    楊海柱;金新民;

干熄焦提升機(jī)的電氣控制與故障分析    朱冬平;李航飛;

一種交流光伏模塊系統(tǒng)拓?fù)浣：头抡?nbsp;   王洪禮;陳阿蓮;張承慧;

MCU節(jié)能應(yīng)用是熱點(diǎn) 廠家力推低功耗產(chǎn)品    馮曉偉

SAMSUNG X10北京現(xiàn)代－索納塔    

抽油機(jī)有了專用節(jié)電裝置    焦念友

中外迅馳筆記本大比拼    

300W高效率逆變電源板    廣東 華田

愛克賽Powerware 9305-130彰顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)    曾憲勇　

長(zhǎng)嶺進(jìn)軍新能源產(chǎn)業(yè)    本報(bào)記者 孟民

安凱兩款新能源客車通過(guò)科技成果鑒定    程露

微網(wǎng)逆變器的控制策略及組網(wǎng)特性研究    杜燕

Z源逆變器研究    湯雨

光伏并網(wǎng)逆變器辨識(shí)建模方法及應(yīng)用    鄭偉

分布式發(fā)電多逆變器并網(wǎng)孤島檢測(cè)技術(shù)研究    謝東

PWM逆變器的控制及并聯(lián)運(yùn)行控制研究    何中一

微網(wǎng)孤島運(yùn)行模式下阻抗匹配關(guān)系和混雜特性研究    姜世公

軟開關(guān)PWM逆變器的研究及其在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    王強(qiáng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    曹太強(qiáng)

微網(wǎng)系統(tǒng)并/離網(wǎng)特性與控制策略研究    黃杏

微電網(wǎng)多參數(shù)特性分析及其測(cè)控方法研究    朱艷萍

基于Z源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    王君惠

兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電逆變器的研究    尹越

基于Z源逆變器的直驅(qū)式方波永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究    歐陽(yáng)桂泉

小功率全橋光伏并網(wǎng)型逆變器的技術(shù)研究    周國(guó)祥

柔性逆變器控制策略研究及其Matlab/Simulink仿真實(shí)現(xiàn)    皮海燕

基于PEBB的光伏逆變器關(guān)鍵技術(shù)研究    張晨云

多模塊并聯(lián)DC/AC電力變換技術(shù)研究    呂世家

基于Quasi-Z源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)    李豐林

基于軟開關(guān)PWM技術(shù)的光伏逆變器的研究與設(shè)計(jì)    曹建

逆變器控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究    朱志杰