三相光伏并网逆变器的研制及SVPWM算法的实现

【摘要】：随着全球经济的持续增长,人们发现能源的短缺与环境的保护成为严重制约全球经济的主要问题。人类急需一种可再生资源丰富的和无污染的新能源,通过多年来的研究发现,太阳能是未来新能源的主要能源,太阳能具有很多优点符合人类的要求。发展和利用太阳能成为了解决当前世界上能源问题的主要方向,光伏并网发电系统是利用太阳能的主要方式。 通过对光伏并网发电系统的理论分析,硬件电路原理的阐述,逆变电路结构的设计以及确定的总体设计方案,本文决定在江南体育在线直播观看 并网逆变电路过程中,使用DC-DC升压Boost电路、高频链DC-HFAC逆变电路拓扑结构、矩阵式三相变换,三级电路拓扑结构,直接使太阳能电池板的直流输入逆变成为可以并网的三相工频交流电。并对三级结构中脉宽调制分别使用PWM脉宽调制、SPWM正弦波脉宽调制、SVPWM空间矢量调制,对矩阵式变换器结构中,加入死区时间来保护逆变电路,并通过SVPWM调制补偿死区时间,使其光伏并网发电系统的输出三相交流电与国家电网的交流电保持电流、电压、频率、相位、谐波的一致性。本文的主要研究内容如下： 1、对光伏发电系统的类型进行了简单的介绍,分析了每个光伏发电系统的应用场合,对本文所使用的光伏并网发电系统着重的分析,确定光伏并网发现系统的研究工作。 2、介绍了三相光伏并网逆变器的种类,并对光伏并网逆变器的主电路的电路拓扑结构进行了分析,确定了三相光伏并网逆变器的系统整体设计方案。分别对设计方案中的三级结构进行了分析：DC-DC升压电路、高频链逆变电路、矩阱式变换电路。通过对其原理以及工作过程的分析,介绍了整体的设计方案。 3、深入的分析了当前国内外逆变过程中的,所使用的三种调制技术：PWM调制技术、SPWM调制技术、SVPWM调制技术。根据三种调制技术的不同特点,分别应用于本文设计的光伏并网逆变器的三级结构中。 4、分析了在矩阵式变换器中关于安全换流的问题,提出了加入死区时间来保护逆变主电路的方法,并通过SVPWM空间矢量调制,对死区效应进行补偿的策略,即保护了光伏并网逆变器的主电路系统,又可以保证系统输出的三相交流电的质量。 5、分析了光伏发电系统在并网过程中有关MPPT最大功率点跟踪以及孤岛效应的检测。通过仿真结果,比较通过本文设计光伏并网逆变器输出的三相交流电与国家电网相交流电,肯定了本文的设计方案,输出三相交流电的的波形与国家电网相交流电的波形一致,电流、电压、频率、相位、谐波的一致。 【关键词】：光伏并网发电系统 高频链 矩阵式变换器 SVPWM
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 国内外光伏逆变器的发展和前景10-11
• 1.2.1 国外光伏产业的当前发展10-11
• 1.2.2 国内光伏产业的发展11
• 1.3 三相光伏并网逆变器的发展现状和前景11-13
• 1.4 光伏发电系统的分类13-16
• 1.4.1 独立式光伏发电系统13-14
• 1.4.2 并网光伏发电系统14-15
• 1.4.3 互补型光伏发电系统15-16
• 1.5 本文主要的研究内容16-18
• 第二章 光伏并网逆变器的设计方案18-27
• 2.1 系统的总体方案设计18-23
• 2.1.1 光伏并网逆变器的种类18-19
• 2.1.2 光伏并网逆变器的电路拓扑结构19-21
• 2.1.3 光伏并网逆变器的系统方案21-23
• 2.2 光伏并网逆变器工作原理23-26
• 2.2.1 前置DC-DC升压电路23-24
• 2.2.2 后置DC-HFAC高频逆变电路24-25
• 2.2.3 矩阵式三相变换25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 光伏并网逆变器的调制技术27-37
• 3.1 PWM调制技术27-29
• 3.1.1 PWM基本原理27-28
• 3.1.2 PWM在逆变器中调制28-29
• 3.2 SPWM调制技术29-33
• 3.2.3 SPWM调制原理29
• 3.2.4 单极性SPWM调制29-30
• 3.2.5 SPWM调制方式30-31
• 3.2.6 SPWM调制技术31
• 3.2.7 SPWM波形调制31-33
• 3.3 SVPWM调制技术33-36
• 3.3.1 SVPWM的优点33
• 3.3.2 SVPWM调制原理及实现33-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 逆变器死区补偿策略37-45
• 4.1 安全换流失败的原因37-38
• 4.2 矩阵式变换器死区效应分析38-41
• 4.3 基于SVPWM的死区补偿策略41-43
• 4.4 仿真结果43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 光伏逆变器的并网策略45-52
• 5.1 太阳能电池板输出的最大功率点控制45-48
• 5.1.1 MPPT干扰观测法45-46
• 5.1.2 电导增量法46-47
• 5.1.3 模糊逻辑控制47-48
• 5.2 光伏并网系统中的孤岛效应48-49
• 5.2.1 孤岛效应的产生48-49
• 5.2.2 光伏并网系统中孤岛效应的检测49
• 5.3 光伏并网系统的仿真结果49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-54
• 6.1 总结52
• 6.2 下一步工作展望52-54
• 参考文献54-57
• 发表论文和科研情况说明57-58
• 致谢58

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