微电网单相并网逆变器控制方法研究

摘要

能源危机和环境污染正严重制约着人类的可持续发展，因此对新能源的开发利用也引起了各国政府的广泛关注。微电网不仅可作为传统电网的一种重要补充，而且也可看成是整个电网中的可控单位，即可利用新能源进行分布式发电，又可以协调大电网与分布式电源之间的矛盾。并网逆变器作为微电网的关键装置，在研究中备受关注。本文以并网逆变器作为研究对象，主要研究了它的控制方法、软硬件实现等重要方面。并根据实际需求研制了一台3kW微电网单相并网逆变器样机，进行了相关的调试及实验。
　　1.本文首先确立了单相并网逆变器的主要技术指标；分析了微电网并网逆变器在并网工作模式下的控制目标、控制策略；并对几种常用的并网电流瞬时值控制方法进行了比较。为了实现输出高质量，稳定的正弦交流电流，且与电网电压同频同相，确立了基于DSP的电流跟踪控制策略。对并网逆变系统建立了数学模型，以PI闭环调节作为其控制核心；为了减小大电网对并网系统造成干扰，采用了基于电网电压前馈补偿的电流闭环控制；同时分析了锁相环（PLL）技术，采用异步调制的同步锁相控制以实现并网电流与电网电压同频同相。
　　2.针对隔离型并网逆变器存在的变压器直流偏磁现象进行了分析，得出了该现象形成的原因以及可能造成的危害，分析了一种基于DSP的直流偏磁抑制方法。
　　3.对并网逆变器的各个模块进行了划分，明确了它们各自的功能；结合3kW单相并网逆变器样机的设计过程，确立了系统的主控芯片为DSP（TMS320F2812）,并对主控芯片的外围电路，如采样电路、驱动电路、保护电路等进行了详细介绍。
　　4.本文设计了并网逆变系统的软件流程,包括中断优先级的划分、系统的主程序、各中断服务子程序、软件保护、并网软启动方式等等；最后结合实验样机，对硬件电路及软件程序进行了实验调试。
　　通过对实验样机的测试，对实验数据、实验波形进行了的相关分析，表明了并网逆变系统并网电流跟踪控制和直流偏磁抑制控制的有效性、合理性以及软、硬件设计的可靠性与稳定性，达到了预期目的。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 微电网并网逆变器的关键技术

1.3 并网逆变器的并网标准

1.4 并网逆变器控制策略的研究现状

1.5 本文研究的主要内容

第2章 并网逆变系统的并网控制策略

2.1 并网逆变器的技术指标

2.2 并网控制目标

2.3 并网电流控制策略比较分析

2.4 控制策略的确立

2.5 基于DSP的改进型电流跟踪控制

2.6 同步锁相控制

2.7 本章小结

第3章 逆变器直流偏磁的抑制控制

3.1 直流偏磁现象

3.2 抑制直流偏磁的控制方法

3.3 本章小结

第4章 3kW单相并网逆变器控制单元的硬件设计

4.1 并网逆变器的结构设计与功能介绍

4.2 控制单元的硬件设计

4.3 本章小结

第5章 并网逆变系统软件设计及实验测试

5.1 控制系统软件设计

5.2 软件保护

5.3 直流分量补偿算法

5.4 并网逆变器工作流程

5.5 实验调试与波形分析

5.6 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参与的科研项目情况

附录