单相并网光伏逆变器的研究

论文摘要

随着人类社会的全面进步,世界经济高速发展,能源的日益消耗愈发引起了全世界各国的关注。为了解决这一全人类共同面临的能源危机,人们寄希望于用过新能源的利用解决这一问题。这其中太阳能因其许多特有的优势获得了人们的青睐,在太阳能光伏发电中逆变器是光伏系统中的重要装置。本文针对并网运行的单相光伏逆变器,主要介绍了并网逆变器控制原理,本实验平台的硬件电路、软件设计和最后仿真实验结果几个层面经行了分别阐述首先介绍了光伏发电系统在世界范围内的发展情况和前景,光伏发电的整体结构和分类,给出了本实验课题的制定背景。对于并网型逆变器的硬件结构、并网实现方法和逆变控制策略等进行了较为详细的介绍。其次,针对了本逆变器的实验硬件环境,控制电路和驱动电路的各部分功能都进行了详细介绍,说明实验仿真过程中采用的并网逆变的各实验参数等。按照硬件的电路板的主要结构,以控制电路板、驱动电路板、辅助电源和外围电路等分类形式,对硬件的整体功能进行说明。第三部分详细讨论了系统软件在实现电网频率和相位跟踪时的实现方法,对于PWM中断等软件核心部分进行了详细的说明。说明了相位的控制方法,电网频率的跟踪方法,开关管的驱动信号的实现方式,系统的保护功能等等。各部分分别给出程序流程图或系统程序代码。论文最后一部分介绍了以MICROCHIP公司的dsPIC33FJ128M706A作为主控芯片,研制完成了目标5kW实验样机,给出了本样机在实验的硬件环境下,驱动波形,软启动效果和并网合闸等的实验数据和结果,以及这一课题今后的发展方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 光伏发展现状
• 1.2 光伏发电系统的构成
• 1.3 光伏系统的类型
• 1.3.1 孤立光伏发电系统
• 1.3.2 并网光伏发电系统
• 1.4 课题的主要内容和预期目的
• 2 光伏并网逆变器的总体方案与控制技术
• 2.1 并网逆变器的介绍
• 2.1.1 并网逆变器的工作原理
• 2.1.2 并网逆变器的结构
• 2.2 并网逆变器电路设计
• 2.3 逆变器的并网控制
• 2.3.1 逆变器的控制目标
• 2.3.2 并网运行条件
• 2.4 并网逆变器脉宽调制技术
• 2.4.1 PWM控制原理
• 2.4.2 SPWM控制方式
• 2.5 本章小结
• 3 光伏并网逆变器的硬件设计方案
• 3.1 逆变器硬件电路结构
• 3.2 数字信号处理器（dsPIC）控制板设计
• 3.2.1 采样电路
• 3.2.2 系统硬件保护电路
• 3.2.3 数字信号处（dsPIC）电路
• 3.2.4 通讯接口设计
• 3.2.5 控制板保护灯说明
• 3.3 驱动电路板设计
• 3.3.1 IGBT功率驱动电路
• 3.3.2 采样互感器
• 3.4 辅助电源模块设计
• 3.5 滤波电感的设计
• 4 基于dsPIC33FJ64MC706A的并网逆变器的软件设计
• 4.1 软件开发环境
• 4.2 结构化设计
• 4.2.1 整体程序结构
• 4.2.2 SPWM发生程序
• 4.2.3 AD采样处理程序
• 4.2.4 保护程序
• 5 实验平台和结果分析
• 5.1 实验平台硬件电路图
• 5.2 实验结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢