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光伏并网逆变器的研究

作　者: 刘密富
导　师: 周美兰
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 太阳能光伏并网最大功率点跟踪最小二乘法空间矢量脉冲宽度调制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭,促使了对新能源的开发和发展。具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视,各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。其中,光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义,仅在过去五年,光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。本文根据逆变器结构以及光伏发电阵列特点,提出了基于DC-DC和DC-AC两级并网逆变器的结构。基于DC-DC和DC-AC电路的相对独立性,分别对DC-DC和DC-AC进行详尽分析,并提出了新的控制策略。在DC-DC转换器中,采用了Boost电路对太阳能阵列输出电压进行调制,并对系统进行最大功率点跟踪。针对固定电压法和扰动法跟踪最大功率点的缺点,提出三点最小二乘最大功率点跟踪的新算法,实验证明了该算法能够准确而迅速的跟踪系统最大功率点,从而提高系统的利用率,稳定系统的输出电压。在DC-AC转换器中,采用输出电流控制,根据正弦脉冲宽度调制的缺点,提出空间矢量脉冲宽度调制方法对逆变器进行控制,从而提高直流侧电压的利用率,减少谐波。基于SVPWM的控制原理,建立系统模型,结果表明输出电流与电网电压保持同相位,从而证明了该控制算法的可行性。在提出新的控制策略的基础上,对2kW的三相并网逆变器进行硬件设计,包括主电路DC-DC和DC-AC,驱动电路以及电压电流检测电路,过零检测电路等,为类似结构的光伏并网逆变器提供了设计参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的背景  10-11
  1.2 光伏并网逆变器技术  11-12
  1.3 光伏并网逆变器国内外研究现状  12-14
    1.3.1 国外的研究现状  12-13
    1.3.2 国内的研究现状  13-14
  1.4 光伏并网逆变器的发展趋势  14
  1.5 本文内容安排  14-16
第2章系统的总体设计及工作原理  16-24
  2.1 系统的总体设计  16-17
  2.2 逆变器分类  17-21
    2.2.1 逆变器的拓扑分类  17-18
    2.2.2 逆变器的回路方式  18-20
    2.2.3 系统总体方案  20-21
  2.3 系统的工作原理  21-23
    2.3.1 前级Boost 电路的工作原理  21-23
    2.3.2 后级单相全桥逆变器的工作原理  23
  2.4 本章小结  23-24
第3章太阳能电池特性及其最大功率跟踪控制  24-35
  3.1 太阳能电池的基本原理以及工作特性  24-27
    3.1.1 太阳能电池的基本原理和构造  24-25
    3.1.2 光伏电池的Simulink 仿真  25-27
  3.2 光伏系统最大功率跟踪的方法  27-30
    3.2.1 固定电压法  27
    3.2.2 扰动观察法  27-30
  3.3 MPPT 的新算法—三点最小二乘  30-34
    3.3.1 三点最小二乘法MPPT 跟踪原理  30-31
    3.3.2 三点最小二乘法的MPPT 仿真实现  31-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章逆变器的控制策略研究和仿真实现  35-49
  4.1 电流跟踪控制方式  35-36
    4.1.1 电流滞环瞬时比较方式  35-36
    4.1.2 三角波比较方式的电流跟踪方式  36
  4.2 SVPWM 的控制的原理  36-38
    4.2.1 SVPWM 的特点  36-37
    4.2.2 SVPWM 的原理  37-38
  4.3 SVPWM 的实现  38-42
    4.3.1 参考电压所在扇区的判断  38-41
    4.3.2 各个扇区开关持续时间的计算  41-42
  4.4 光伏逆变SVPWM 控制设计和仿真实现  42-48
  4.5 本章小结  48-49
第5章系统硬件设计  49-62
  5.1 系统的性能指标  49
  5.2 主电路参数的设计  49-58
    5.2.1 DC-DC 部分主电路设计  50-54
    5.2.2 DC-AC 部分主电路设计  54-56
    5.2.3 主电路的系统原理图  56-58
  5.3 模拟信号检测与调理电路  58-61
    5.3.1 电压检测调理电路设计  58-59
    5.3.2 电流检测调理电路设计  59
    5.3.3 故障检测电路设计  59-60
    5.3.4 过零检测电路设计  60-61
  5.4 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间发表的学术论文  67-68
致谢  68

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