本文關(guān)鍵詞：LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略研究

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【摘要】：全球能源日益嚴(yán)峻,基于化石燃料的燃燒已經(jīng)難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求,可持續(xù)能源的開發(fā)受到更多的重視。其中太陽能憑借其獨特的優(yōu)點得到各國的關(guān)注。本文以三相兩級式LCL型光伏并網(wǎng)逆變器作為研究對象,主要研究該系統(tǒng)的兩大核心問題——光伏陣列的最大功率點跟蹤和入網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓的同步。針對現(xiàn)有最大功率點跟蹤速度慢、成本高等問題。在分析傳統(tǒng)擾動觀察法的基礎(chǔ)上,采用了一種無電流傳感器的最大功率點跟蹤方案,減少了系統(tǒng)的體積和成本。在Matlab中驗證了該方法的有效性。逆變器采用性能較好的LCL濾波器,但其在諧振頻率處產(chǎn)生的零阻抗將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。為了抑制LCL濾波器諧振產(chǎn)生的零阻抗,采用基于加權(quán)平均電流的控制策略。但其在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下仍有強烈的耦合關(guān)系,因此電流環(huán)采用前饋解耦的控制策略,實現(xiàn)d軸和q軸的獨立控制。但系統(tǒng)傳遞函數(shù)對電網(wǎng)電感變化敏感,在傳統(tǒng)特定頻率次諧波注入法基礎(chǔ)上,采用一種無諧波注入的電網(wǎng)電感測量方法。通過兩次采樣并網(wǎng)電流和電容電壓計算得出電網(wǎng)的電感。該方法能夠準(zhǔn)確檢測電網(wǎng)電感值,快速跟蹤電網(wǎng)電感變化。以微控制器STM32F103RBT6為主控芯片,搭建了低成本的實驗樣機(jī),包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分設(shè)計包括主電路、電流檢測電路、直流母線電壓檢測電路、過零檢測電路、電源電路等。軟件部分設(shè)計包括GPIO模塊、SPWM模塊、定時器模塊、主函數(shù)模塊等。樣機(jī)實驗基本實現(xiàn)了入網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓的同頻同相。最后分析了系統(tǒng)中的不足之處,并提出了下一步的計劃目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 最大功率點跟蹤 LCL濾波器 加權(quán)平均電流控制
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題研究背景和意義7-8
• 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的分類9-10
• 1.2.2 光伏電池最大功率點跟蹤策略研究10-11
• 1.2.3 并網(wǎng)逆變器控制策略的研究11
• 1.2.4 三相并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)同步技術(shù)的研究11
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容11-13
• 第二章 光伏陣列最大功率點跟蹤方法研究13-23
• 2.1 光伏陣列數(shù)學(xué)模型及輸出特性13-15
• 2.1.1 光伏陣列數(shù)學(xué)模型13-14
• 2.1.2 光伏陣列輸出特性14-15
• 2.2 無電流傳感器的光伏MPPT15-22
• 2.2.1 傳統(tǒng)的MPPT策略15-16
• 2.2.2 Boost電路實現(xiàn)無電流傳感器的MPPT16-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第三章 三相LCL型并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型及控制策略23-41
• 3.1 基于LCL濾波器的逆變器數(shù)學(xué)模型23-29
• 3.1.1 輸出濾波器比較23-24
• 3.1.2 逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)24
• 3.1.3 基于LCL濾波器的逆變器數(shù)學(xué)模型24-28
• 3.1.4 LCL濾波器參數(shù)的設(shè)計28-29
• 3.2 基于前饋解耦的加權(quán)平均電流控制策略29-35
• 3.2.1 加權(quán)平均電流控制方案29-30
• 3.2.2 加權(quán)平均電流解耦控制方案30-32
• 3.2.3 PI控制器參數(shù)的設(shè)計32-34
• 3.2.4 仿真結(jié)果分析34-35
• 3.3 電網(wǎng)電感對并網(wǎng)逆變器的影響及測量35-40
• 3.3.1 電網(wǎng)電感對逆變器的影響35-37
• 3.3.2 電網(wǎng)電感計算方法37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的硬件電路設(shè)計41-50
• 4.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計方案41
• 4.2 系統(tǒng)單元電路設(shè)計41-49
• 4.2.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計42-43
• 4.2.2 電源電路設(shè)計43
• 4.2.3 驅(qū)動電路設(shè)計43-45
• 4.2.4 控制器電路設(shè)計45-46
• 4.2.5 直流母線電壓檢測和保護(hù)電路46-47
• 4.2.6 電流檢測和保護(hù)電路設(shè)計47-48
• 4.2.7 過零檢測電路設(shè)計48-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計50-57
• 5.1 軟件總體設(shè)計50
• 5.2 模塊化程序設(shè)計50-56
• 5.2.1 GPIO模塊設(shè)計51
• 5.2.2 TIMER模塊51-52
• 5.2.3 SPWM模塊52-53
• 5.2.4 ADC模塊53-54
• 5.2.5 電網(wǎng)電壓同步鎖相模塊54-55
• 5.2.6 Main函數(shù)模塊55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 實驗結(jié)果分析57-60
• 6.1 實驗環(huán)境介紹57-58
• 6.2 實驗結(jié)果分析58-59
• 6.3 本章小結(jié)59-60
• 總結(jié)與展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 附錄：作者在攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研成果66

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本文編號：564419