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单相光伏并网逆变器研究

作　者: 施凯敏
导　师: 徐殿国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 光伏并网逆变器 双环控制策略 MPPT 锁相环
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 2次
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内容摘要


作为光伏并网系统核心功率变换部件,光伏并网逆变器两项主要功能为确保光伏电池工作在最大功率点及向电网单位功率因数馈电。要完成上述两项功能,必须对光伏并网逆变器主电路拓扑结构选择、调制方式确定、主电路参数设计、控制策略设计优化及系统整体软件设计等进行深入研究。本论文首先对并网逆变器主电路进行了研究与设计,确定了带工频变压器全桥逆变拓扑结构,对比分析了两种SPWM调制方式并确定了单极性SPWM调制方式,对输出滤波器及直流母线电容参数进行了研究分析,确定了带阻尼电阻的LCL输出滤波器结构。其次,对光伏并网逆变器双环控制策略进行了详细的分析与研究,对并网逆变器进行建模,通过对比分析几种电流控制方式确定了PI控制的电流瞬时值反馈控制策略,通过对开环及闭环特性进行仿真分析从而对电流环控制参数进行了优化设计;对电压外环进行了建模,并通过解析及仿真方式对电压环参数进行了优化。再次,对光伏并网逆变器MPPT控制策略进行了分析与研究,对光伏电池输出特性进行了分析,并对Boost电路MPPT控制原理进行了研究,通过对比分析确定了干扰观测法作为本论文的MPPT控制策略,并对该方法进行了改进与实现。最后,设计并实现光伏并网逆变器数字控制策略,对数字锁相环进行研究与设计,设计与实现了系统软件控制策略,并给出相关实验波形。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 课题背景及研究目的和意义  8-9
  1.2 国内外发展现状  9-15
    1.2.1 光伏并网逆变器结构  9-11
    1.2.2 光伏并网逆变器分类  11-13
    1.2.3 光伏并网逆变器发展前景  13-15
  1.3 本文研究内容  15-16
第2章 单相并网逆变器主电路研究  16-25
  2.1 引言  16
  2.2 光伏并网逆变器技术指标  16
  2.3 拓扑结构及调制方式确定  16-17
  2.4 光伏并网主电路参数设计  17-24
    2.4.1 输出滤波器的设计  17-23
    2.4.2 直流母线电容的设计  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 并网逆变器建模及控制策略研究与设计  25-36
  3.1 引言  25
  3.2 光伏并网逆变器总体控制策略  25
  3.3 光伏并网逆变器电流环的研究与设计  25-31
    3.3.1 电流控制策略的选择  25-26
    3.3.2 逆变器数学模型  26-28
    3.3.3 并网逆变器电流环开环特性分析  28
    3.3.4 并网逆变器电流环闭环特性分析  28-31
  3.4 光伏并网逆变器电压环的研究与设计  31-35
    3.4.1 并网逆变器双环控制策略  31
    3.4.2 电压外环控制策略  31-32
    3.4.3 电压环参数优化  32-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章 并网逆变器MPPT控制策略研究  36-45
  4.1 引言  36
  4.2 光伏电池输出特性  36-38
    4.2.1 光伏电池与光伏组件  36
    4.2.2 光伏电池输出特性  36-37
    4.2.3 环境因素对输出特性的影响  37-38
  4.3 MPPT控制原理分析  38-39
  4.4 MPPT控制策略选择  39-41
    4.4.1 干扰观测法  40-41
    4.4.2 电导增量法  41
  4.5 改进MPPT算法及实现  41-44
    4.5.1 电阻负载下启动暂态实验结果分析  42-43
    4.5.2 电阻负载下光强突变实验结果分析  43-44
  4.6 本章小结  44-45
第5章 并网逆变器数字控制实现  45-54
  5.1 引言  45
  5.2 数字锁相环的设计及实现  45-46
  5.3 系统软件设计及实现  46-49
    5.3.1 MPPT模块模式监控软件设计  47-48
    5.3.2 逆变模块模式监控软件设计  48-49
  5.4 实验结果及分析  49-53
    5.4.1 系统启动暂态过程实验结果分析  49-51
    5.4.2 光强突变时实验结果分析  51-52
    5.4.3 系统稳定运行实验结果分析  52-53
  5.5 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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