两级式拓扑切换型并网逆变系统研究

发布时间：2017-08-07 03:17

  本文关键词：两级式拓扑切换型并网逆变系统研究

  更多相关文章： 光伏并网系统 效率优化技术 功率独立控制技术 DSP+FPGA

【摘要】：太阳能发电因其绿色无污染,来源丰富且可再生的特点,而被视为未来替代化石燃料的理想能源。另一方面,由于其易受外部环境影响,发电范围波动较大,因此光伏并网系统仍然面临着拓宽发电范围、提升工作效率、降低系统体积和成本等诸多亟待解决的问题。开展新型的光伏并网逆变器拓扑结构的探索,提升逆变系统效率,优化控制策略等方面的研究,对太阳能发电进一步的大规模应用具有良好的推动意义。针对光伏发电的特点,本文提出了一种可进行在线拓扑结构切换的新型的两级式并网逆变器,以扩展光伏电池工作范围,提高系统工作效率。并重点研究了该逆变器的工作原理,建立了系统的损耗模型及电流THD模型,并优化了系统的控制策略,对提升系统工作效率展开了深入研究。首先对这种新型的两级式逆变器的拓扑结构及运行原理进行了介绍,并对其可在线切换的两种工作模式分别进行了详细分析,并结合这两种工作模式,提出了载波可复用的脉宽调制策略,为后续的理论研究奠定了基础。针对并网系统的两种工作模式,分别建立了逆变器的开关损耗、通态损耗、电感损耗关于电源输出电压的数学模型;建立了网侧电流THD关于直流母线电压和并网电流幅值的数学模型,并通过分析对比,得出了满足并网条件的实现在线效率优化的拓扑切换原则。阐述了发电源输出功率独立控制的思想以及作用,并结合三电平和两电平两种工作模式,设计了系统的独立控制方案,然后在SIMULINK仿真环境下,先后用仿真分析验证了逆变系统的稳态特性和动态特性,证明了功率独立控制的可行性和可靠性。设计并搭建了系统的硬件实验平台,通过对DSP及FPGA的程序设计,构建了并网系统在线拓扑切换的完整实验方案,最后通过实验对逆变系统的性能及功率独立控制技术进行了验证,实验结果证明了本文所提出的逆变器在效率优化方面的可靠性和优越性。
【关键词】：光伏并网系统 效率优化技术 功率独立控制技术 DSP+FPGA
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题研究的目的及意义8-9
• 1.2 并网逆变技术的研究现状9-13
• 1.2.1 隔离型和非隔离型并网逆变器9-10
• 1.2.2 单级型结构和多级型结构逆变器10-11
• 1.2.3 多电平逆变器11-13
• 1.2.4 单级式Z源型逆变器13
• 1.3 效率优化技术研究现状13-16
• 1.3.1 主电路结构上的改进14-15
• 1.3.2 控制调制策略的改进15-16
• 1.4 论文的主要研究内容16-17
• 第2章 两级式拓扑切换型并网逆变器及工作原理分析17-27
• 2.1 两级式并网逆变器拓扑结构17-18
• 2.2 两级式并网逆变器工作原理分析18-25
• 2.2.1 并网逆变器三电平模式工作原理18-23
• 2.2.2 并网逆变器两电平模式工作原理23-25
• 2.3 逆变器载波复用SPWM策略25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 逆变器数学模型及效率优化研究27-43
• 3.1 两级式逆变器损耗模型27-34
• 3.1.1 并网逆变器三电平模式损耗分析27-32
• 3.1.2 并网逆变器两电平模式损耗分析32-34
• 3.2 两级式逆变器THD模型34-37
• 3.2.1 逆变器三电平模式THD模型34-36
• 3.2.2 逆变器两电平模式THD模型36-37
• 3.3 实例分析37-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 逆变器功率独立控制技术及仿真研究43-65
• 4.1 功率独立控制的目的43
• 4.2 功率独立控制策略43-55
• 4.2.1 三电平模式全工作状态独立控制策略及稳定性分析44-47
• 4.2.2 三电平模式部分工作状态独立控制策略及稳定性分析47-49
• 4.2.3 三电平模式全休止状态独立控制策略及稳定性分析49-51
• 4.2.4 两电平模式全工作状态独立控制策略及稳定性分析51-53
• 4.2.5 两电平模式部分工作状态独立控制策略及稳定性分析53-55
• 4.3 基于MATLAB的系统性能仿真55-63
• 4.3.1 系统稳态性能仿真55-60
• 4.3.2 系统动态性能仿真60-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 并网系统软硬件设计及实验研究65-75
• 5.1 两级式并网逆变系统硬件设计65
• 5.2 硬件电路设计65-67
• 5.2.1 交流电流采样电路65-66
• 5.2.2 电网电压采样电路66
• 5.2.3 FPGA外围电路设计66-67
• 5.3 软件设计67-68
• 5.3.1 DSP程序67
• 5.3.2 FPGA软件设计67-68
• 5.4 主要实验结果及分析68-74
• 5.4.1 三电平模式68-70
• 5.4.2 两电平模式70-72
• 5.4.3 拓扑切换实验72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果80-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 Boris L Corral Martinez;马柯;李睿;徐德鸿;;三电平和两电平逆变器效率分析与比较[J];电力电子技术;2009年07期

2 杨恩星;仇志凌;陈国柱;吕征宇;;并联双PWM变流器在低速永磁直驱风力发电系统中的应用[J];电力系统自动化;2009年10期

3 赵正平;;SiC新一代电力电子器件的进展[J];半导体技术;2013年02期

4 徐冬青;;世界可再生能源的发展与我国的政策取向[J];学海;2009年06期

5 赵清林;郭小强;邬伟扬;;单相逆变器并网控制技术研究[J];中国电机工程学报;2007年16期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 井少朋;单相光伏并网逆变系统控制策略的研究[D];华东理工大学;2012年

2 马柯;逆变器效率提升方案研究[D];浙江大学;2010年

，

本文编号：632624