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三相光伏并网逆变装置的研制

关注热度:112   来源:新能源学术论文  作者:张晏齐
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【摘要】:太阳能是最重要的可再生能源之一,近些年来光伏发电产业发展迅猛。其中并网发电已经成为光伏发电的主要趋势。作为并网发电系统能量转换与控制的核心装置,光伏并网逆变器成为电力电子行业研究和开发的热点。由于光伏并网逆变器的容量较大,为了降低系统损耗,一般采用较低的开关频率。若采用L型滤波器连接逆变桥和电网,则需要较大的电感值,增加了体积和成本,降低了控制响应速度。所以在中高功率等级的并网逆变器系统中,通常采用LCL型滤波器来代替L型滤波器。本文针对基于LCL型滤波器的三相光伏并网逆变器,开展了以下研究工作: 1、分析了三相光伏并网逆变器的拓扑结构,选择三相全桥逆变拓扑作为主电路拓扑;推导了基于L型滤波器和LCL型滤波器的三相光伏并网逆变器的状态空间数学模型;对逆变器的两种调制技术进行比较分析,重点阐述了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理。 2、采用电网侧电感电流和电容电流的双环控制策略,在分析重复控制与双环PI控制的互补特性的基础上,将重复控制器与双电流环并联以提高三相光伏并网逆变器的稳态性能,设计了基于电网电压定向的复合控制方案。 3、利用Matlab平台搭建了三相光伏并网逆变器的仿真模型,通过仿真实验,验证了引入重复控制的复合控制方案能够进一步降低并网电流畸变,提高并网电流波形质量。 4、设计了三相光伏并网逆变器样机的硬件系统,包括主电路中主要元器件的参数设计和以TMS320F28035为主控芯片的控制电路中的信号采样电路,对采样电路进行了硬件实验测试,为进一步的样机实验打下了基础。
【关键词】:并网逆变器 LCL 滤波器 SVPWM 重复控制
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM464;TM615
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-11
  • 第一章 绪论11-20
  • 1.1 课题研究的背景与意义11-13
  • 1.2 并网逆变器的研究现状13-18
  • 1.2.1 光伏并网逆变器概述13-15
  • 1.2.2 交流侧滤波器及其控制策略15-18
  • 1.3 本文主要研究内容18-20
  • 第二章 三相光伏并网逆变器基本原理20-38
  • 2.1 三相光伏并网逆变器的电路拓扑20-22
  • 2.2 三相光伏并网逆变器的建模22-26
  • 2.2.1 基于 L 型滤波器的并网逆变器数学模型22-25
  • 2.2.2 基于 LCL 型滤波器的三相光伏并网逆变器的数学模型25-26
  • 2.3 逆变器脉宽调制方式26-37
  • 2.3.1 正弦脉宽调制27-28
  • 2.3.2 空间矢量脉宽调制28-37
  • 2.4 本章小结37-38
  • 第三章 三相光伏并网逆变器控制算法设计38-59
  • 3.1 控制算法概述38-42
  • 3.1.1 并网逆变器的电流控制技术38-39
  • 3.1.2 直接电流控制算法39-42
  • 3.2 控制算法设计42-49
  • 3.2.1 基于电网电压定向的矢量控制44-47
  • 3.2.2 电网侧电感电流和电容电流的双环控制策略47-49
  • 3.3 PI+重复控制算法49-58
  • 3.3.1 重复控制的基本原理50-52
  • 3.3.2 重复控制的基本结构52-53
  • 3.3.3 重复控制算法的设计53-58
  • 3.4 本章小结58-59
  • 第四章 三相光伏并网逆变器系统仿真59-68
  • 4.0 基于双环 PI 控制的三相光伏并网逆变器仿真59-60
  • 4.1 控制模块仿真模型60-61
  • 4.2 SVPWM 模块仿真模型61-63
  • 4.3 仿真结果63-65
  • 4.4 基于双环 PI+重复控制的三相光伏并网逆变器仿真65-67
  • 4.4.1 双环 PI+重复控制算法仿真65-66
  • 4.4.2 仿真结果对比66-67
  • 4.5 本章小结67-68
  • 第五章 三相光伏并网逆变器样机硬件设计68-86
  • 5.1 三相光伏并网逆变器样机系统结构68-70
  • 5.2 三相光伏并网逆变器样机主电路元器件设计70-74
  • 5.2.1 直流侧电力电容滤波器参数设计70-71
  • 5.2.2 智能功率模块选取71
  • 5.2.3 LCL 型滤波器参数设计71-74
  • 5.3 三相光伏并网逆变器控制电路设计74-81
  • 5.3.1 芯片选择75-77
  • 5.3.2 电网电压检测电路的设计77-78
  • 5.3.3 交流电流检测电路的设计78-79
  • 5.3.4 电网电压过零检测电路的设计79-81
  • 5.3.5 智能功率模块外围驱动电路81
  • 5.4 硬件实验结果81-85
  • 5.4.1 电网电压检测电路实验波形与分析82-83
  • 5.4.2 电网电压过零检测电路实验波形与分析83
  • 5.4.3 电网电流检测电路实验波形与分析83-85
  • 5.5 本章小结85-86
  • 总结和展望86-88
  • 参考文献88-91
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
  • 致谢92-93
  • 附件93


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关键词: 并网逆变器

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