单相非隔离光伏并网逆变器的研制

【摘要】：传统的化石能源的日渐枯竭导致人类需要寻找可替代的能源,光伏发电以其清洁,无污染日益受到人类重视。由于目前光伏电池发电效率还较低,故有必要设计高效率的并网逆变器。逆变器的发电效率的提高涉及到并网算法,滤波器设计和最大功率点跟踪等技术,文中对这些技术进行了研究和改进。 在绪论部分首先介绍了新能源行业的发展现状,接下来章节中重点研究了最大功率点跟踪技术,并网控制策略和孤岛保护算法等对于设计并网逆变器具有关键意义的技术,并且利用Matlab对这些算法进行仿真研究,用以验证方案的可行性。对常见的并网算法进行了比较,最终采用无差拍电流算法跟踪电网电压;针对并网电流的谐波问题,设计了带阻尼LCL滤波器来降低谐振对滤波效果的影响。在文章的最后,设计出基于TI C2000系列DSP的单相逆变器硬件电路,包括了主控电路,外围电路和IGBT驱动电路。 分布式发电存在的一个难点是的孤岛的检测,主动式和被动式检查均存在一些缺陷。被动式主要检测孤岛发生时电网的一些参量变化来判断孤岛发生;主动式检测通过向电网加入干扰,打破孤岛运行下系统和负载的平衡,从而检测孤岛。在DSP平台上进行了基于电流扰动的孤岛检测可以证明改法在单台逆变器上运行很好,基本不存在检测盲区。 并网电流的谐波含量是衡量并网逆变器优劣的一个重要指标.SPWM调制方式使得输出电流中包含了大量的谐波,带阻尼的LCL滤波器克服了无阻尼滤波器存在的谐振问题,可以大大降低输出电流的谐波含量。文章中利用Matlab软件仿真了不同阻尼下,滤波效果和滤波器功率损耗的特性。并且给出了最佳的设计参数。 【关键词】：MPPT 孤岛保护 LCL滤波器 并网算法
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 光伏发电的意义11
• 1.2 光伏发电的基本原理11-13
• 1.2.1 第一代硅系光伏电池12
• 1.2.2 基于II-IV 族化合物的第二代光伏电池12-13
• 1.2.3 基以DSSC 为核心的第三代太阳能电池13
• 1.3 国内外光伏发电现状及趋势13-16
• 1.3.1 离网型PV 系统14
• 1.3.2 并网型PV 系统14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第二章 最大功率点跟踪技术17-24
• 2.1 太阳能电池输出特性17-18
• 2.1.1 电池的I-V 特性17-18
• 2.1.2 电池的P-V 特性18
• 2.2 MPPT 控制算法18-22
• 2.2.1 固定电压法19
• 2.2.2 增量电导法19-20
• 2.2.3 电压扰动法20-22
• 2.3 MPPT 控制电路22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 并网控制算法24-34
• 3.1 单相逆变器无差拍控制24-26
• 3.2 三相逆变器的矢量控制26-32
• 3.2.1 基于电流的矢量控制27-29
• 3.2.2 空间矢量调制(SVPWM)29-32
• 3.3 本章小结32-34
• 第四章 滤波器的设计34-46
• 4.1 SPWM 调制特性35-37
• 4.2 离网型LC 滤波器的设计37-38
• 4.3 并网型LCL 滤波器的设计38-45
• 4.3.1 电感和电容参数计算40-41
• 4.3.2 谐振问题41-43
• 4.3.3 滤波损耗问题43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 孤岛效应及其检测46-53
• 5.1 孤岛基本原理46-47
• 5.2 孤岛检测方法47-52
• 5.2.1 主动频率偏移（AFD）法48-49
• 5.2.2 主动电流扰动法49-52
• 5.3 本章小结52-53
• 第六章 硬件电路设计53-64
• 6.1 控制电路最小系统53-55
• 6.2 外围电路的设计55-57
• 6.2.1 直流分量测量56
• 6.2.2 交流分量测量56-57
• 6.3 IGBT 的选型和驱动电路设计57-62
• 6.3.1 IGBT 的基本结构57-58
• 6.3.2 IGBT 的特性曲线58-60
• 6.3.3 驱动电路设计60-62
• 6.4 并网实验波形62-63
• 6.5 本章小结63-64
• 第七章 结论和展望64-65
• 7.1 结论64
• 7.2 后续研究工作64-65
• 参考文献65-68
• 附录168-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文82

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