三相电流型PWM并网逆变器的研究

论文摘要

近几年来,石油、煤炭、天然气等化石燃料引发的环境问题引起了社会各界的广泛关注。另一方面风力发电,太阳能发电等可再生能源受到环保人士的追捧。然而这些可再生能源输出的是直流电,装置设备需要的是交流电。为了利用电网现有的基础设施进行电网输电和配电,实现直流电到交流电的并网逆变器是必不可少的。常用的电压型逆变器工作的直流侧电压必须高于电网电压峰值且保持恒值不变,需要采用中间升压环节,而电流型逆变器本身具有升压特性,可以实现电压从零开始调节。本文从理论和实验两方面研究了三相电流型PWM并网逆变器。本文首先从低频和高频的角度,分别建立了三相电流型PWM并网逆变器在三相静止坐标系下的数学模型,为进一步深入研究三相电流型PWM并网逆变器奠定了理论基础;然后分析了三相电流型PWM并网逆变器SPWM调制策略,从电压型二逻辑信号出发,引入电流型并网逆变器三逻辑开关函数,着重研究了三相电流型PwM并网逆变器三逻辑信号的产生以及开关的工作模式,并按照最小开关原则,确定开关组合中的零状态选择;研究了三相电流型PWM并网逆变器的控制策略;重点研究了三相电流型PWM逆变器的直接电流控制方法;导出了直流侧电感的计算公式。在理论分析的基础上,对三相电流型PWM并网逆变器进行了仿真,仿真得到很好的预期效果,对实验验证有很好的指导意义。本文还搭建了一套实验装置,并进行了开环和闭环实验,仿真和实验结果一致表明电流型PWM并网逆变器不仅能实现网侧电流正弦化,还能实现网侧单位功率因数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 PWM逆变器的发展现状
• 1.3 电流型PWM逆变器的发展现状
• 1.3.1 电流型 PWM逆变器的拓扑结构
• 1.3.2 电流型 PWM逆变器的控制策略
• 1.3.3 电流型 PWM逆变器的调制方式
• 1.3.4 电流型 PWM逆变器的应用
• 1.4 选题意义和本文的主要内容
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 本文的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 三相电流型 PWM并网逆变器的建模与控制
• 2.1 三相电流型 PWM并网逆变器的数学模型
• 2.1.1 三相电流型 PWM并网逆变器在三相静止坐标系下的时域模型
• 2.1.2 三相电流型 PWM并网逆变器在三相静止坐标系下的频域模型
• 2.2 三相电流型 PWM并网逆变器 SPWM调制信号的产生和分配
• 2.3 三相电流型 PWM并网逆变器的控制策略
• 2.3.1 三相电流型 PWM并网逆变器直接电流控制
• 2.3.2 直接电流控制的控制环路设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 三相电流型 PWM并网逆变器的设计
• 3.1 三相电流型 PWM并网逆变器的原理
• 3.2 三相电流型 PWM并网逆变器中直流侧电感的设计
• 3.3 三相电流型 PWM并网逆变器中交流侧 LC滤波环节的设计
• 3.4 三相电流型 PWM并网逆变器的总体结构设计
• 3.5 三相电流型 PWM并网逆变器 DSP控制系统设计
• 3.5.1 DSP的选取与功能介绍
• 3.5.2 三相电流型 PWM逆变器控制的数字实现
• 3.5.3 DSP软件程序设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 硬件电路设计及实验结果
• 4.1 硬件电路设计
• 4.1.1 主电路及其参数的选择
• 4.1.2 检测电路和驱动电路的设计
• 4.2 开环仿真电路及仿真结果
• 4.3 开环实验结果及波形分析
• 4.4 直接电流控制仿真结果和波形分析
• 4.5 直接电流控制的实验结果及波形分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 今后的工作和展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢