光伏并网逆变器零逆流控制系统的研究

摘要

由于光伏发电系统中含有较多的高次谐波，在并入大电网时，尽管有滤波装置，但仍有少量的谐波进入大电网，影响大电网的供电质量和安全稳定性。又由于目前正在大量推广建筑光伏的应用，倡导自发自用，当光伏系统所发的电能不能承担起负载的需求时，再由大电网提供。但是国家标准规定，不能有电能流向大电网。因此，本课题主要的研究内容就是如何控制流向电网的电流为0，即零逆流控制。
　　本文首先叙述了研究的背景和研究意义，列出了光伏并网逆变器的几种传统控制方式以及逆功率的检测方法，分析了其中的优缺点，为下文介绍本课题所用的零逆流控制策略打下基础。然后分别在不同的坐标系下搭建零逆流控制系统的数学模型，并在对其进行一一分析之后确定光伏并网逆变器的电路拓扑。紧接着，又具体叙述了光伏并网零逆流控制策略的实现方式:先预测逆功率的发生，然后介绍控制零逆流所需要的坐标变换和其变换的原理，以及SVPWM脉冲调制的产生，最后在综合前面一系列分析的基础之上选择使用基于电网电压定向的矢量控制作为零逆流控制策略，使逆变器能紧密跟踪负载功率的变化，锁住大电网的相位，迅速准确地调节逆变器的输出以满足负载的需要。最后，对控制系统的软硬件部分进行具体的设计，其中包括主电路的设计、锁相环的设计和系统程序设计的流程图，并且在MATLAB/Simulink平台上搭建了光伏并网逆变器零逆流控制策略的仿真模型，通过一系列的仿真实验来验证光伏并网零逆流控制策略的有效性。
　　通过仿真波形之间的对比以及对仿真结果的分析可知，本课题所设计的光伏并网零逆流控制策略能够很好地跟踪负载功率变化并能迅速地锁住电网相位，为SVPWM脉冲的生成提供相位基准值，也使得逆变器能够及时地调整输出，使其能恰好满足负载的需要而不至于产生逆流。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 光伏并网逆变器零逆流控制系统的研究现状

1．2．1 零逆流并网技术概述

1．2．2 逆功率检测方法

1．2．3 逆变器控制方式

1．3 论文章节安排

第2章 光伏并网零逆流控制系统建模

2．1 光伏并网系统的简介

2．2 光伏并网系统的分类

2．2．1 可逆流并网

2．2．2 零逆流并网

2．3 光伏并网逆变器的数学模型及相关分析

2．3．1 基于静止坐标系的逆变器数学模型

2．3．2 基于同步坐标系的逆变器数学模型

2．4 光伏并网逆变器的电路拓扑

2．5 本章小结

第3章 零逆流控制策略的实现

3．1 逆功率预测

3．2 并网逆变器锁相方法研究

3．2．1 αβγ坐标系的建立

3．2．2 旋转变换

3．2．3 三相闭环锁相的基本原理

3．3 SVPWM调制

3．3．1 SVPWM基本概念

3．3．2 SVPWM算法分析

3．4 并网逆变器的零逆流控制策略

3．5 本章小结

第4章 零逆流控制系统的软硬件设计

4．1 零逆流控制系统的整体框架设计

4．2 控制系统的主电路设计

4．2．1 直流单元

4．2．2 交流单元

4．2．3 驱动电路

4．2．4 控制电路

4．3 控制系统的软件设计

4．3．1 系统主程序

4．3．2 中断子程序设计

4．4 本章小结

第5章 零逆流控制系统的仿真分析

5．1 光伏并网零逆流控制系统的仿真模型

5．1．1 系统仿真模型

5．1．2 仿真参数设置

5．2 仿真结果分析

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

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