论文摘要
如今,光伏发电技术和产业的发展蒸蒸日上。光伏发电系统中,逆变系统是极其重要的环节,其可靠性直接影响光伏发电系统的正常运行。本文针对单相光伏发电逆变系统进行了建模仿真与实验研究,并完成了实验样机的设计。逆变系统主电路采用单相全桥+输出变压器隔离拓扑。对主电路及IGBT吸收电路原理给出了详细地理论分析并在Matlab下进行了建模仿真分析。最后完成了主电路设计与调试,给出了实验结果。逆变系统控制电路部分对独立光伏系统电压源电压控制和并网光伏系统电压源电流控制两种控制方式进行了仿真研究和实验分析,提出了一种双闭环控制的方法。双闭环控制器能够同时对主电路输出量进行平均值和瞬时值控制,具有较快的响应速度和较高的控制精度。结合主电路模型推导了双闭环控制系统传递函数,并根据系统动态稳态性能优化了控制参数。在Matlab下建立了双闭环控制系统电路模型,给出了电压源电压控制下突加和突卸负载时的仿真结果。对并网光伏系统锁相器进行了理论分析,并结合双闭环控制系统进行了建模仿真,给出了电压源电流控制下的仿真结果。此外,控制电路同时具备故障检测处理、故障触发控制、电源检测、主电路直流母线检测和系统状态实时显示等功能。最后完成了控制电路设计与调试,给出了实验结果。在驱动电路设计过程中提出了一种新颖的设计思想:在实现对控制信号隔离放大的同时具备对IGBT工作状态的检测和故障处理功能。选用TLP250和UC3845分别作为隔离放大和故障处理的控制芯片。最后完成了驱动电路设计与调试,给出了实验结果。控制电源采用PFC+单端反激拓扑结构。在Fairchild PFC芯片FAN7530控制下控制电源对电网的谐波污染大大减小,实现了绿色化。单端反激部分反馈电路设计过程中,采用了零极点补偿法,提高了中频段增益和控制电源的动态稳态性能。最后完成了控制电源设计调试。最后,基于以上四部分建模仿真研究和实验分析,完成了整个逆变系统样机设计调试。结果表明:各部分运行稳定,逆变系统性能达到设计要求。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题研究背景1.1.1 光伏发电概况1.1.2 世界光伏发电进展1.1.3 我国光伏发电进展1.2 光伏发电系统概述1.3 国内外研究概况1.3.1 国内研究概况1.3.2 国外研究概况1.4 本文所做的工作第二章 光伏逆变系统主电路研究及实现2.1 逆变系统主电路原理分析与设计2.1.1 电路工作模式分析2.1.2 电路工作情况分析2.1.3 逆变系统主电路设计2.2 IGBT缓冲电路原理分析与设计2.2.1 缓冲电路工作原理分析2.2.2 缓冲电路参数计算2.3 滤波器原理分析与设计2.4 逆变系统主电路仿真实验分析及实现2.4.1 逆变系统主电路仿真分析2.4.2 IGBT缓冲电路仿真分析2.4.3 逆变系统主电路实现2.4.4 逆变系统主电路实验结果分析2.4.5 IGBT缓冲电路实验结果分析2.5 小结第三章 光伏逆变系统控制电路研究及实现3.1 光伏发电逆变系统控制方式3.2 双闭环控制系统原理分析与仿真研究3.2.1 瞬时值控制系统原理分析与仿真研究3.2.2 平均值控制系统原理分析与仿真研究3.3 锁相器原理分析与仿真研究3.3.1 锁相器原理分析3.3.2 锁相器仿真研究3.4 控制电路硬件设计3.4.1 双闭环控制器电路设计3.4.2 锁相器电路设计3.4.3 SPWM系统电路设计3.4.4 电源与主电路直流母线检测器原理分析与设计3.4.5 故障检测处理器原理分析与设计3.4.6 显示电路原理分析与设计3.4.7 故障触发控制器原理分析与设计3.5 逆变系统控制电路实现及实验结果分析3.5.1 逆变系统控制电路实现3.5.2 SPWM系统实验结果分析3.5.3 双闭环控制系统及锁相器实验结果分析3.6 小结第四章 光伏逆变系统驱动电路研究及实现4.1 驱动电路要求4.2 驱动器研究与设计4.2.1 隔离部分研究与设计4.2.2 放大部分研究与设计4.2.3 检测保护部分研究与设计4.3 驱动电路实现及实验结果分析4.3.1 驱动电路实现4.3.2 隔离部分实验结果分析4.3.3 放大部分实验结果分析4.3.4 检测保护部分实验结果分析4.4 小结第五章 光伏逆变系统控制电源研究及实现5.1 整流部分研究与设计5.1.1 EMI滤波器研究与设计5.1.2 整流桥与直流母线电容设计5.2 PFC部分研究与设计5.2.1 PFC概述5.2.2 BOOST功率因数校正器原理分析5.2.3 PFC部分电路设计5.3 单端反激部分研究与设计5.4 控制电源实现结论参考文献攻读学位期间的研究成果致谢
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