高性能并網(wǎng)逆變器數(shù)字控制研究

2萬字
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摘要
能源是人類社會生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，其中太陽能是新能源與可再生能源的重要組成部分。太陽能便于就地開發(fā)利用，此外還具有取之不盡、用之不竭、不會污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡等特點，而光伏并網(wǎng)逆變器是太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備之一。光伏并網(wǎng)逆變器是將太陽能電池所輸出的直流電轉(zhuǎn)換成符合公共電網(wǎng)要求的交流電并送入電網(wǎng)的設(shè)備。目標(biāo)在于整個系統(tǒng)的控制精度高,輸出電流諧波失真小。
首先，本文介紹了高性能并網(wǎng)逆變課題的研究意義，以及國內(nèi)外可再生能源開發(fā)的現(xiàn)狀與前景，為本文研究的背景提供了依據(jù)，說明太陽能并網(wǎng)控制實現(xiàn)的重要性，并在此基礎(chǔ)上對并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀及趨勢進行了論述。
其次，對光伏電池特性從理論和工程建模上進行了分析，并仿真了在溫度和光照改變情況下對太陽能電池的影響。隨后對最大功率點的原理和功能進行介紹并仿真，對光伏并網(wǎng)逆變器的控制進行了研究設(shè)計并舉例敘述了逆變器的工作原理以及其分類。對仿真要用到的逆變器的SPWM調(diào)制原理以及幾種控制方法也進行了介紹和分析。另外，也對數(shù)字控制并網(wǎng)控制器進行了簡單的介紹。
最后，本文進行系統(tǒng)仿真的軟件PSIM進行簡單的介紹，分析比較了單相逆變器并網(wǎng)采用開環(huán)和閉環(huán)兩種控制策略下的并網(wǎng)電流。

關(guān)鍵詞：光伏 并網(wǎng)逆變器 SPWM 仿真

Research on Digital Control of High-performance Grid-connected Inverter

ABSTRACT
Energy is the material basis for the survival and development of human society, the solar energy is an important part of the new energy and renewable energy. Solar energy has on the development and utilization, has inexhaustible, an inexhaustible, not the characteristics of environmental pollution and destruction of ecological balance, and photovoltaic grid inverter is one of the indispensable equipment in the solar energy grid generation system.
Firstly, this paper introduces the high performance parallel inverter topic research significance, the present state and prospect of renewable energy development at home and abroad, provides the research background, this paper illustrate the importance of solar grid-connection control implementation, on the basis of present research situation and trend of grid inverter are discussed.
Secondly, on the photovoltaic cell characteristic is analyzed from the theory and engineering modeling, and simulation under the condition of changing temperature and light on the influence of solar cells.Then introduces the principles and functions of the maximum power point, and studied the photovoltaic grid inverter control design, for example, describes the working principle of inverter and its classification.Used for the simulation of SPWM modulation principle of the inverter and several control methods are introduced and analyzed.
Finally, this paper introduces system simulation software PSIM, analysis and comparison the single-phase inverter grid using both open loop and closed loop control strategy of the grid current

Key words: Photovoltaic Grid-connected inverter SPWM Simulation

目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 緒論 1
1.1 課題研究意義 1
1.2 國內(nèi)外可再生能源開發(fā)的現(xiàn)狀及前景 1
1.3 并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀及趨勢 4
1.4 本文主要的研究內(nèi)容 6
第二章 光伏電池特性 7
2.1 光伏陣列的理論建模 7
2.1.1 光伏陣列的理論建模 7
2.1.2 光伏陣列的工程建模 8
2.2 光伏陣列仿真研究 9
2.2.1 理論模型中溫度對太陽能電池的影響 10
2.2.2 理論模型中日照強度對太陽能電池的影響 10
2.3 本章小結(jié) 11
第三章 最大功率點的跟蹤控制的介紹 12
3.1 MPPT的概述 12
3.2 MPPT的原理 12
3.3 MPPT的功能 13
3.4 太陽能電池MPPT的研究 14
3.5 本章小結(jié) 16
第四章 光伏并網(wǎng)逆變器控制的研究設(shè)計 17
4.1 逆變電路的設(shè)計 17
4.1.1 逆變電路的基本工作原理 17
4.1.2 電流型/電壓型逆變電路 17
4.2 逆變器的SPWM調(diào)制的研究分析 19
4.3 常用并網(wǎng)控制方法分析、比較 21
4.4 本章小結(jié) 25
第五章 高性能光伏逆變器數(shù)字控制研究 26
5.1 光伏并網(wǎng)逆變器的軟硬件設(shè)計 26
5.1.1 DSP芯片選型 26
5.1.2 信號檢測電路設(shè)計 26
5.2 軟件總體設(shè)計 28
5.3 本章小結(jié) 30
第六章 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 31
6.1 仿真環(huán)境-PSIM軟件的介紹 31
6.2 單相逆變器開環(huán)仿真 31
6.3 單相逆變器并網(wǎng)單閉環(huán)仿真分析 33
6.4 本章小結(jié) 36
第七章 結(jié)論與展望 37
致 謝 38
參考文獻 39