分布式电源系统并网控制方法研究

摘要

为了弥补大规模集中发电、输电的不足，增加能源供应，保护环境，实现可持续发展，近年来分布式电源DG(Distributed Generation)越来越受到各国的重视。分布式电源系统主要包括燃料电池发电系统、太阳能光伏电池发电系统、风力发电系统、生物质能发电系统等几种类型。充分挖掘分布式电源效益的途径是并网，分布式电源并网的关键技术是逆变器并网控制技术。 本文详细论述了全桥逆变器并网工作原理，推导出了逆变器并网电流控制目标，在此基础上给出了一种基于逆变器输出电压、电流双环反馈控制的电流并网控制算法。以全桥逆变器为对象，详细论述了电压、电流双环反馈控制的工作原理，推导出了电压环和电流环的控制参数；给出了滤波电感L，滤波电容C的选择方法；应用MATLAB对逆变器并网控制系统进行了仿真；采用多周期调节的锁相原理，完成了软件锁相环PLL(Phase locked loop)的设计，保证了并网过程中逆变器输出电流与电网电压同频、同相；讨论了逆变器并网运行中孤岛效应的危害，给出了孤岛检测的相关标准和孤岛检测的各种方法。 在完成并网控制理论分析与仿真验证的基础上，本文设计制作了基于DSP(Digital Signal Processing)的硬件实验电路，包括逆变器输出电压、电流采样电路，用于锁相控制的电压同步信号降压隔离及转换电路；采用汇编语言完成了DSP程序的编写与调试；完成了逆变器电压、电流双环控制实验、锁相控制实验，进行了逆变电源系统并网实验，实现了逆变器并网运行；最后，应用主动频率偏移算法进行了孤岛检测实验，实现了逆变器并网系统孤岛检测功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3分布式电源运行方式及并网逆变器控制方式

1.3.1分布式电源运行方式

1.3.2并网逆变器的特殊要求

1.3.3并网逆变器控制方式

1.4并网逆变器电流控制模式

1.4.1电流滞环控制模式

1.4.2 SPWM电流控制模式

1.4.3预测电流控制模式

1.5本文的主要工作

第2章单相全桥逆变器系统并网分析

2.1单相全桥并网逆变器工作原理

2.1.1滤波电容电感的选择

2.2单相全桥逆变器系统并网分析

2.2.1并网电流控制目标

2.3本章小结

第3章基于DSP的SPWM调压原理

3.1 TMS320LF240DSP简介

3.2 SPWM调压原理

3.2.1双极性SPWM调压

3.2.2单极性SPWM调压

3.3基于DSP的SPWM调压

3.3.1数字PWM产生机制

3.3.2基于DSP的数字SPWM的实现

3.3.3基于DSP的SPWM实验结果

3.4本章小结

第4章基于DSP的逆变器控制原理

4.1数字PID控制原理

4.1.1数字PID的基本原理

4.1.2 PID控制参数的选择

4.2基于DSP的逆变器控制方案

4.2.1输出电压单环反馈控制

4.2.2输出电压电流双环反馈控制

4.3基于MATLAB的逆变器控制仿真

4.4基于DSP的电压电流采样原理

4.4.1电压采样原理

4.4.2电流采样原理

4.5基于DSP的逆变器控制程序流程及实验结果

4.6本章小结

第5章并网锁相环的设计及并网实验

5.1多周期调节的锁相原理

5.1.1锁相环基本原理

5.1.2单周期调节的锁相算法

5.1.3基于多周期调节的锁相算法

5.2基于DSP的锁相环的设计

5.2.1 TMS320LF2407A捕获单元介绍

5.2.2降压隔离及波形整定电路

5.2.3 SPWM波形的发生

5.2.4 CAP中断

5.3逆变器输出电流与电网电压同步的实现

5.4锁相实验

5.5并网实验

5.6本章小结

第6章孤岛效应及其检测方法

6.1并网系统孤岛效应及其危害

6.2孤岛检测标准

6.3孤岛检测方法

6.3.1被动检测法

6.3.2主动检测法

6.3.3电网侧孤岛检测

6.3.4孤岛检测方法比较

6.4基于DSP的主动频率偏移孤岛检测实验

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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