光伏发电系统中单相并网逆变器的研究

摘要

传统能源的枯竭及其利用对环境带来的危害和后果已经越来越明显地反映到现实生活的切身感受之中:温室效应导致的极热极寒,冰川融化,土地荒漠化等已经危及人类生存的现状,使得开发利用干净可重生的能源刻不容缓。未来光伏发电要得到更大的进一步的发展,作为将太阳能转化为符合电网要求的电能的关键部件,逆变器担负着将光伏电池板收集发出的不稳定的直流电转化稳定的交流正弦波,并跟踪最大功率点以提高太阳能利用率的功能,因此逆变器的研究和改进成为关键一环。本文在比较了当前各种逆变器的拓扑结构和控制策略后,提出了一种基于高速处理的小功率的光伏并网逆变器。
　　本文主要从以下几个方面对单相并网光伏逆变器进行了研究:
　　1、分析比较了几种光伏并网逆变器的主电路结构和控制策略,选择了本设计的两级式的单相并网逆变器的结构以及改进的固定频率 SPWM电流控制策略。分析研究了适合两级逆变器拓扑的MPPT控制方法。
　　2、详细阐述了系统设计中将用到的Boost升压电路、全桥逆变电路的基本原理。其中前级的BOOST升压电路通过 PWM脉冲控制开关器件来实现升压并跟踪最大功率点。后级的逆变电路负责将稳定的高直流电压转换成交流电,并达到电网对电能质量的要求。
　　3、根据上述的分析和研究,根据系统的整体控制方案,详细介绍了整个系统的硬件设计和软件设计思想:给出了系统主电路结构及参数选择的设计,控制电路设计,硬件资源分配以及系统软件设计流程图,软件设计采用了“循环+中断”的模式。
　　4、进行了软硬件的仿真实验,该系统能够较好的实现性能指标,控制方案简单可行,系统工作稳定可靠,性能良好。

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第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 光伏发电系统的概述

1.3 光伏系统当前的研究发展现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 光伏并网逆变器系统的总体分析与设计

2.1 并网逆变器的拓扑结构的选择

2.2 高频升压/逆变光伏系统的工作原理

2.3 系统总体电路设计方案

第三章 光伏并网逆变器的调制技术和控制策略

3.1 逆变器的脉冲宽度调制技术（PWM）

3.2 单相并网逆变器的控制策略

3.3 系统仿真分析

第四章 并网逆变器的主体电路硬件设计

4.1 系统性能指标

4.2 输入滤波电容的选取

4.3 BOOST 升压电路的硬件参数设计

4.4 后级 DC/AC 逆变电路的硬件选取

4.5 采样调理电路的设计

4.6 控制电路的设计

4.7 驱动电路和调理电路的制作

第五章 系统软件设计和实验仿真

5.1 软件总体设计思路

5.2 系统主程序执行流程

5.3 定时器中断子程序

5.4 SPWM 控制脉冲产生流程图

5.5 实验结果与分析

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢