并网型光伏逆变系统研究与实现

【摘要】：随着化石能源的枯竭和环境污染问题的凸显，开发利用风能和太阳能等可再生能源受到越来越多人的关注。太阳能以其绿色无污染、储量巨大等优点，成为最具发展潜力的新能源之一。本文以单相光伏并网发电系统为研究对象，从系统的拓扑结构、主电路元件的参数设计、系统的控制策略等方面进行了较详细的分析和研究，主要内容如下： 分析了不同拓扑结构的光伏并网逆变器的特点，详细的研究了无变压器非隔离型光伏并网逆变器的工作过程，给出了并网前的输出电压控制及并网后的直流母线电压外环和并网电流内环的双闭环控制控制策略。 建立了光伏电池的数学模型及MATLAB/Simulink环境下光伏电池的仿真模型，并进行了仿真研究，给出了光伏电池输出特性与光照强度和环境温度之间的关系。 对Boost电路和全桥逆变器主电路元器件的参数进行了理论计算，并制作和调试了实验电路。设计了以TMS320F2812为核心的控制系统电路，完成了一台单相5Kw光伏并网逆变器实验样机的设计、制作和调试。 建立了电压电流双闭环的控制策略，并按照典型II型和典型I型系统分别对电压环和电流环进行了校正。 在特定条件下，利用实验样机进行了初步的并网实验，运行结果表明：系统可以实现单位功率因数运行，并具有较好的稳定性。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 Boost 全桥逆变器 PID调节器整定
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 可再生能源的优势9-10
• 1.2 光伏发电系统的组成及分类10-12
• 1.2.1 光伏发电系统的组成10-11
• 1.2.2 独立型系统11
• 1.2.3 并网型系统11-12
• 1.2.4 互补型系统12
• 1.3 光伏逆变器的主要技术问题12-13
• 1.4 本文主要研究内容13-14
• 第二章 系统拓扑及控制策略14-20
• 2.1 并网型光伏逆变器拓扑14-16
• 2.2 并网型光伏逆变器工作过程16-19
• 2.2.1 并网前的控制16-17
• 2.2.2 并网后的控制17-18
• 2.2.3 光伏逆变器启动过程18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 DC/DC 变换器设计20-36
• 3.1 光伏电池的特性20-23
• 3.1.1 光伏电池等效电路20-21
• 3.1.2 光伏电池输出特性21-23
• 3.2 MPPT 原理及常用算法23-27
• 3.2.1 扰动观察法25-26
• 3.2.2 电导增量法26
• 3.2.3 恒压跟踪法26-27
• 3.3 DC/DC 变换器27-32
• 3.3.1 DC/DC 变换器拓扑27-28
• 3.3.2 Boost 变换器工作原理28-30
• 3.3.3 Boost 变换器元件参数设计30-31
• 3.3.4 驱动和检测电路31-32
• 3.4 Boost 变换器控制策略及实验32-35
• 3.4.1 Boost 变换器控制策略32-33
• 3.4.2 Boost 变换器实验33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 DC/AC 变换器设计36-55
• 4.1 DC/AC 变换器主电路36-40
• 4.1.1 DC/AC 变换器拓扑36-37
• 4.1.2 功率解耦电容37-38
• 4.1.3 IGBT 模块的选择38
• 4.1.4 输出滤波器的设计38-40
• 4.2 全桥逆变器控制和保护电路40-46
• 4.2.1 DSP 及外围电路40-42
• 4.2.2 电流电压检测调理电路42-43
• 4.2.3 故障锁存和 PWM 封锁电路43-45
• 4.2.4 电网电压过零检测电路45
• 4.2.5 驱动电路45-46
• 4.3 全桥逆变器的控制46-52
• 4.3.1 调制策略的选择及实现46-48
• 4.3.2 全桥逆变器向量分析48
• 4.3.3 电压电流双闭环控制48-52
• 4.4 全桥逆变器硬件实验52-54
• 4.4.1 功率开关管驱动检测52-53
• 4.4.2 过零检测电路检测53
• 4.4.3 逆变器效率测定53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 并网型光伏逆变系统的软件设计及硬件实验55-64
• 5.1 系统的软件设计55-60
• 5.1.1 主程序55-56
• 5.1.2 PLL 程序56-57
• 5.1.3 MPPT 算法57-58
• 5.1.4 PID 控制器数字化实现58-60
• 5.2 并网型光伏逆变系统的几个特殊问题60-61
• 5.3 并网型光伏逆变系统的仿真61-62
• 5.4 系统硬件电路与实验62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 全文总结64
• 6.2 工作展望64-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69

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