非隔离三相三电平光伏并网逆变器研究

【摘要】：随着光伏发电系统的大力发展，中大功率的光伏并网逆变器的需求量越来越大。而为了降低成本、减小体积和重量并提高变换效率，各国学者对非隔离并网逆变器进行了深入的研究，本文在二极管钳位型三相三电平逆变器的基础上对具有高变换效率的中功率三相非隔离并网逆变器进行了深入的研究。 文章首先分析了二极管钳位型三相三电平逆变器的工作原理，以及三相光伏并网逆变器的漏电流等效模型，指出了共模电压的脉动幅值和频率是影响三相光伏并网逆变器漏电流大小最重要的因素。分析了三电平空间矢量图中各基本矢量对共模电压的影响，通过将产生较大共模电压的基本矢量排除的方法，得到一种可以抑制共模电压脉动量的SVPWM算法，并给出了其详细的实现步骤和仿真结果；建立了三相三电平并网逆变器在不同坐标系下的数学模型，给出了双闭环系统中电流内环和电压外环之间的关系，并对电流内环、电压外环的参数进行了设计；以17kW的三相三电平光伏并网逆变器为目标样机，给出了功率电路的设计方法，包括主开关器件、直流侧支撑电容以及交流侧LCL滤波器，给出了控制电路的设计方法，包括采样调理电路、保护电路等。 搭建了样机的PSIM仿真模型，验证了样机硬件参数设计方法和控制参数设计方法的正确性；基于搭建的17kW非隔离三相光伏并网逆变器样机平台，进行了软启动、稳态以及动态实验，验证了理论分析和设计的有效性和正确性，为实现具有高效率和低漏电流特性的非隔离三相光伏并网逆变器提供了理论基础。 【关键词】：并网逆变器 三相三电平 光伏发电 非隔离 漏电流
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题背景14-15
• 1.2 光伏并网逆变器15-17
• 1.2.1 光伏并网逆变器的类型15-16
• 1.2.2 三相非隔离型光伏并网逆变器16-17
• 1.3 三相多电平逆变器17-21
• 1.3.1 三相三电平逆变器的电路拓扑18-20
• 1.3.2 多电平逆变器的调制策略20-21
• 1.4 本文的主要工作21-22
• 第二章 非隔离三相三电平并网逆变器的调制22-34
• 2.1 二极管钳位型三相三电平逆变器工作原理分析22-23
• 2.2 三相并网逆变器漏电流分析与模型23-27
• 2.3 非隔离型三相三电平 SVPWM 算法27-33
• 2.3.1 三电平 SVPWM 原理27-29
• 2.3.2 可抑制漏电流的 SVPWM 算法29-32
• 2.3.3 仿真分析32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 三相并网逆变器的控制34-50
• 3.1 三相三电平并网逆变器的数学模型34-39
• 3.1.1 静止 ABC 坐标系下的数学模型34-37
• 3.1.2 静止αβ坐标下的数学模型37-38
• 3.1.3 旋转 dq 坐标系下的数学模型38-39
• 3.2 双闭环控制系统设计39-45
• 3.2.1 电流调节器41-43
• 3.2.2 电压调节器43-45
• 3.3 锁相环分析与设计45-47
• 3.4 主动式孤岛保护分析与设计47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 三相三电平并网逆变器的设计与实现50-60
• 4.1 设计指标和系统结构50
• 4.2 功率电路设计50-57
• 4.2.1 主开关器件50-52
• 4.2.2 直流侧电容52-53
• 4.2.3 交流侧滤波器53-57
• 4.3 控制电路设计57-59
• 4.3.1 电压电流信号采样调理电路57-58
• 4.3.2 过零点采样调理电路58
• 4.3.3 保护电路58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 仿真与实验60-68
• 5.1 仿真结果与分析60-61
• 5.2 实验结果与分析61-67
• 5.2.1 软启动实验62-63
• 5.2.2 稳态实验63-65
• 5.2.3 动态实验65-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 全文工作总结68-69
• 6.2 后续工作展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间主要成果74

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