具有无功补偿功能的三相光伏逆变器的研究与实现

摘要

在当今能源日益紧张，环境逐渐恶化的国际大背景下，太阳能作为可再生资源中资源最丰富、分布最广泛、发电最清洁的能源，引起了各国的高度重视，并纷纷推出新的发展措施，已经成为最具发展潜力的新兴产业。近年来，太阳能光伏(Photovoltaie，PV)发电取得了巨大的发展，光伏并网发电已经成为人类利用太阳能的主要方式之一。因此深入研究太阳能发电技术，尤其是三相并网能够从能源匮乏的缓解、经济的可持续发展、日益严峻的环境保护等的方面具有深远的意义。 本文从光伏发电的主要结构逆变器和三相电的并网的结构特点出发，根据两者的数学模型和理论基础，介绍了基于光伏逆变器的三相并网的基本控制方法。主要完成的工作有: 对目前常用的光伏逆变器的拓扑结构进行分析，设计了一种基于并联交错反激有源钳位拓扑作为光伏三相并网系统的DC/DC部分的电路。 对光伏发电系统最大功率点控制算法研究，使得太阳能始终能够以最大效率的传递直流能量;在逆变部分由空间矢量法和电流电压双环控制来对整个逆变器进行控制;并且在主程序中加入无功补偿功能的算法研究。 光伏并网逆变器以三相电的形式输出，用通过对空间矢量算法的分析和算法的分析，提出方法并进行仿真及相关实验研究，建立基于Matlab/Simulink环境仿真系统模型。对系统的孤岛检测和无功补偿功能进行分析。 本文最后完成了具有无功补偿功能的三相光伏逆变器的硬件设计，它主要包括TMS320F28335控制板电路、IGBT驱动电路、电流电压的采样电路、保护电路等;软件主要在DSP的集成开发环境CCS3.3完成。 通过对整个系统的测试，给出实际的波形与数据，并总结得相应的结论。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2并网逆变器的国内外研究现状

1．3本文的主要研究内容和章节安排

1．3．1本文的主要研究内容

1．3．2本文的主要章节安排

第2章三相光伏并网逆变器拓扑结构

2．1光伏逆变器拓扑结构简介

2．2 DC／DC拓扑结构分析与选择

2．2．1正激电路的拓扑结构分析

2．2．2推挽电路的拓扑结构分析

2．2．3反激转换电路的拓扑结构分析

2．3三相光伏逆变器的拓扑结构

2．3．1应用分裂电容的三相四线制逆变器

2．3．2三相四桥臂逆变器

2．3．3中点形成变压器输出的逆变器

2．4本章小结

第3章光伏并网逆变器控制方法分析与设计

3．1最大功率点跟踪MPPT

3．1．1最大功率点的经典控制算法

3．2三相光伏逆变器数学模型及Matlab仿真

3．2．1三相矢量与两相dq坐标的变换

3．2．2 SPWM控制技术的原理及理论

3．2．3 SVPWM的MATLAB仿真

3．3无功补偿下的逆变器的工作原理和仿真

3．3．1基于向量图的状态分析

3．3．2无功电流的检测

3．3．3并网电流的控制方法

3．4孤岛检测

3．5本章小结

第4章三相光伏逆变器硬件设计实现

4．1光伏逆变器结构简介

4．1．1三相逆变主电路的硬件设计

4．1．2反激MOSFET的设计

4．1．3全桥电路的设计

4．1．4 IGBT驱动模块的设计

4．1．5 检测采样电路设计

4．1．6 过零检测电路设计

4．2系统相关硬件平台原理介绍

4．2．1 TMS320F28335控制系统原理

4．3本章小结

第5章逆变器软件设计

5．1光伏逆变器主程序的设计

5．2中断服务子程序

5．3 SVPWM空间矢量算法

5．4孤岛检测

5．5无功补偿

5．6本章小结

6．1工作总结

6．2工作展望

参考文献

致谢