三相单级式并网光伏逆变器的研究

摘要

人类社会随着时代发展和进步，环境污染问题日益严重，并且不可再生能源的储量日益减少，新能源开发及利用越来越受到了人们的重视，现代新能源开发进入崭新的时代，光伏并网逆变器正向着高度集成化、控制方法有效精准等方面的方向发展。控制方法成为逆变器技术核心之一，控制技术关系到光伏逆变输出电能质量，据此，本文以三相并网光伏逆变器作为研究对象研究其控制方法，主要内容如下:
　　现就当前的能源形势说明了逆变器的研究背景以及光伏发电的进程和开发意义，并阐述了世界光伏逆变器控制技术的发展现状。针对三相单级式光伏并网逆变器的工作原理，给出了L型和LCL型数学模型及各自的特点，并做了简要分析，为控制策略选择做理论基础。
　　文章的第二部分是在建立并网逆变器数学模型并阐述其工作原理的基础上，选择单级式为研究对象，对LCL解耦方法较困难的情况来说，本文在LCL逆变器引入了比例谐振控制器，对L型而言，分析了滞环控制和基于SVPWM的L型滤波器的控制方法。最后进行了实验验证SVPWM控制可以实现无静差跟踪效果，能够满足系统设计的要求。
　　基于上述分析，随后给出了三相并网光伏逆变器硬件电路设计与实现，包括主功率元器件的选型，IGBT损耗计算、电感电容设计，最后整定了元件的参数。
　　设计出相应的电路结构并研究了三相光伏逆变器实验结果及其分析，对L型的逆变器SVPWM控制，以及在LCL型逆变电路引入了比例谐振控制器，最后给出了其仿真波形，分析得出结果验证其有效性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 光伏系统的组成及分类介绍

1．3 光伏并网发展现状

1．3．1 国内外逆变器控制技术发展现状

1．3．2 逆变器控制技术介绍

1．4 本文研究的主要内容

2 光伏并网逆变器拓扑结构及数学模型

2．1 光伏并网逆变器拓扑结构分类及模型分析

2．2 单级式三相光伏并网逆变器的工作原理

2．3 单级式L型光伏逆变器结构和数学模型

2．4 单级式三相桥式LCL并网逆变器结构和数学模型

2．5 本章小结

3 三相并网光伏逆变器的控制策略研究

3．1 并网电流控制技术

3．2 L型光伏逆变器控制的算法及其分析

3．2．1 L型的电流滞环控制分析

3．2．2 电流三角波控制方法的研究

3．3 LCL型光伏逆变器比例谐振的算法及其分析

3．4 本章小结

4 三相并网光伏逆变器的硬件电路设计

4．1 功率开关器件选型

4．2 IGBT损耗计算及驱动保护

4．2．1 导通损耗

4．2．2 开关损耗

4．2．3 驱动电路

4．2．4 过流、过压、过温及短路保护

4．3 电感和电容设计

4．3．1 滤波电感设计

4．3．2 滤波电容C设计

4．4 三相并网光伏逆变器控制电路设计

4．4．1 取样调节电路设计

4．4．2 检测过零电路

4．4．3 驱动电路

4．4．4 保护电路

4．5 三相并网光伏逆变器主电路板结构设计

5 三相并网光伏逆变器实验结果及分析

5．1 实验元件选型和实验结果

5．1．1 基于DSP的开环SVPWM波的实现

5．1．2 基于DSP的定时滞环PWM波实现

5．1．3 PI控制器的DSP实现

5．1．3 PR调节器在DSP上的实现

5．1．4 实验结果

5．2 实验结论及分析

6 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果