光伏并网逆变系统的研究与设计

论文摘要

随着社会经济的发展、人口的快速增长和人民生活水平的提高,传统能源即将面临着被消耗完的威胁,再加上对环境污染的问题日益严峻,因此开发可利用的新能源势在必行。太阳能具有无污染、无噪声、可再生、分布广泛等突出优点,受到世界各国的普遍关注,而太阳能光伏并网是太阳能光伏利用的主要发展趋势。在光伏并网系统中,逆变器是核心的部分,其效率的高低、可靠性的好坏会直接影响整个并网系统的性能。本文对单相并网逆变控制策略进行了研究,并在此基础上设计了基于英飞凌16位单片机的1kW单相光伏并网逆变器。首先通过对并网逆变控制策略的对比与分析,采用三角波比较方式的电流跟踪方式作为课题的控制方式。再针对具体的指标要求对主电路的参数进行了计算和选型,对驱动电路与驱动供电电路进行了设计,根据具体的控制需求设计了包括直流母线电压检测,并网电流检测,网侧电压过零点检测,过流保护,PWM输出等控制器外围电路,并设计了PCB。然后针对具体的控制任务详细地设计了软件算法并给出程序流程图。采用PSIM仿真软件,根据实际情况,搭建了光伏逆变并网的仿真平台,进行了详细地仿真与分析,结果表明,所采用的控制策略满足系统设计的要求。最后搭建了光伏并网逆变实验平台,并完成了SPWM的发生,AD采样,LCD显示等软件的调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 光伏发电的背景和意义
• 1.1.1 能源形势
• 1.1.2 新能源发展
• 1.1.3 太阳能发电
• 1.2 光伏发电的发展和现状
• 1.2.1 光伏发电的历史
• 1.2.2 光伏发电的现状
• 1.2.3 光伏发电的前景
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 光伏并网逆变控制策略的研究
• 2.1 光伏并网控制方式简介
• 2.2 单相光伏并网逆变的主电路拓扑结构
• 2.3 逆变器输出电流控制方式
• 2.4 本课题采用的控制方式
• 2.5 本章小结
• 3 系统硬件设计
• 3.1 技术指标要求及系统的总体设计方案
• 3.1.1 技术指标要求
• 3.1.2 系统的总体方案
• 3.2 主电路参数设计
• 3.2.1 滤波电感的计算
• 3.2.2 滤波电容的计算
• 3.2.3 功率器件的的选型
• 3.3 驱动电路设计
• 3.3.1 驱动电路设计
• 3.3.2 驱动供电电源的设计
• 3.4 控制需求及控制器选型
• 3.4.1 控制器需求
• 3.4.2 控制器选型
• 3.5 控制器外围电路设计
• 3.5.1 直流母线电压检测
• 3.5.2 输出电流检测
• 3.5.3 网侧电压过零检测
• 3.5.4 过流保护
• 3.5.5 数字量处理
• 3.5.6 抗干扰及PCB布局设计
• 3.6 本章小结
• 4 软件及算法设计
• 4.1 SPWM的产生
• 4.1.1 SPWM的调试方式
• 4.1.2 基于XE164的SPWM波形的发生
• 4.2 AD采样与滤波
• 4.2.1 AD采样
• 4.2.2 滤波算法
• 4.3 数字PID控制
• 4.4 整个系统的程序设计
• 4.5 本章小结
• 5 仿真和实验结果与分析
• 5.1 并网逆变的仿真研究
• 5.1.1 开环仿真
• 5.1.2 单闭环控制
• 5.1.3 双闭环控制
• 5.2 实验平台的搭建与实验
• 5.2.1 SPWM实验
• 5.2.2 AD采样实验
• 5.2.3 液晶显示
• 5.3 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献