本文關鍵詞：開關電感型準Z型網(wǎng)絡的光伏逆變系統(tǒng)研究

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【摘要】：能源危機和嚴峻的環(huán)境污染,已經(jīng)逐漸的影響到國家的經(jīng)濟建設與發(fā)展,也給人們的生活水平和身體健康帶來不可逆轉的嚴重后果。因此,全球各國開始將新能源的開發(fā)和利用并入到國家發(fā)展戰(zhàn)略計劃之中。其中,最具有代表性的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)正因具有經(jīng)濟清潔環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等巨大優(yōu)勢而被視為未來新能源產(chǎn)業(yè)的支柱,受到了高度的關注和聚焦。論文深入研究了光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)的主拓撲結構、結構參數(shù)和硬件電路設計和逆變控制策略等方面。從開關電感結構升壓機理進行研究與探討,引出開關電感型準Z源網(wǎng)絡的逆變拓撲結構,并詳細分析該拓撲直通和非直通兩種模式下的工作原理,并推導出拓撲結構參數(shù)方程,仿真對比傳統(tǒng)Z源網(wǎng)絡拓撲,說明該拓撲能提高升壓能力和降低開關器件電壓電流應力。結合性能指標要求,確定系統(tǒng)結構的參數(shù)值,設計系統(tǒng)硬件原理圖。建立光伏陣列的等效電路模型,分析研究太陽光光照溫度和光照強度對光伏陣列輸出特性的影響,在允許負載能力的情況下光伏陣列輸出電壓在小范圍內(nèi)變化。分析對比幾種典型的直流母線電壓控制策略的優(yōu)缺點,光伏陣列輸出電壓前饋的直流母線電壓控制策略被提出,實現(xiàn)能夠?qū)崟r跟蹤調(diào)整直流母線電壓的能力,并減小了開關管的電壓電流應力。設計并優(yōu)化輸出濾波電路,采取電感電流外環(huán)輸出電壓內(nèi)環(huán)的雙環(huán)閉環(huán)控制策略,并通過配置狀態(tài)空間方程的極點來設計控制器。利用MATLAB/Simulink軟件建立光伏發(fā)電逆變控制系統(tǒng)的仿真模型,并分析仿真結果,設計系統(tǒng)的軟件總體架構,根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能設計主程序和子程序流程圖,并編寫相應的程序代碼,搭建相應的硬件平臺進行系統(tǒng)軟硬件的聯(lián)調(diào)測試,仿真結果和實驗驗證表明了開關電感型準Z源網(wǎng)絡逆變拓撲的適用性和所設計的逆變控制策略的正確性,能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行和逆變輸出的電能質(zhì)量和品質(zhì)。
【關鍵詞】：光伏發(fā)電 開關電感 準Z源網(wǎng)絡 SPWM控制策略 直流母線電壓控制
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢11-12
• 1.3 準Z源網(wǎng)絡逆變器研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容13-14
• 1.5 本章小結14-15
• 2 開關電感型準Z源網(wǎng)絡拓撲結構研究15-28
• 2.1 開關電感型拓撲分析15-17
• 2.2 開關電感型準Z源網(wǎng)絡拓撲17-25
• 2.2.1 工作原理與穩(wěn)態(tài)分析17-19
• 2.2.2 升壓能力對比19-21
• 2.2.3 組件應力分析21-25
• 2.3 逆變器的SPWM控制方法25-27
• 2.4 本章小結27-28
• 3 單相光伏發(fā)電逆變控制系統(tǒng)的設計28-47
• 3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本結構28-29
• 3.2 單相光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術指標29
• 3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)結構和單元功能介紹29-31
• 3.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)結構介紹29-30
• 3.3.2 各單元功能介紹30-31
• 3.4 系統(tǒng)結構參數(shù)設計31-37
• 3.4.1 逆變電路電容參數(shù)設計31-32
• 3.4.2 逆變電路電感參數(shù)設計32-33
• 3.4.3 交流側電感參數(shù)設計33-35
• 3.4.4 交流側電容參數(shù)設計35-36
• 3.4.5 逆變電路開關管參數(shù)設計36
• 3.4.6 二極管參數(shù)設計36-37
• 3.5 系統(tǒng)硬件電路設計37-46
• 3.5.1 微處理器選擇37
• 3.5.2 電壓電流傳感器選擇37-40
• 3.5.3 系統(tǒng)硬件結構組成40
• 3.5.4 DSP最小系統(tǒng)設計40-41
• 3.5.5 輔助電源設計41
• 3.5.6 信號采樣電路設計41-43
• 3.5.7 隔離驅(qū)動電路設計43-44
• 3.5.8 過零檢測電路設計44-45
• 3.5.9 保護電路設計45
• 3.5.10 其他電路設計45-46
• 3.5.11 系統(tǒng)整體硬件原理圖和PCB46
• 3.6 本章小結46-47
• 4 光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)控制策略研究47-70
• 4.1 光伏陣列輸出對直流側的影響47-52
• 4.1.1 光照溫度和光照強度對伏安特性的影響47-50
• 4.1.2 光伏陣列的最大功率分析50-52
• 4.2 逆變直流側控制策略研究52-55
• 4.3 逆變交流側控制策略研究55-64
• 4.3.1 輸出濾波電路的優(yōu)化設計55-59
• 4.3.2 交流側雙閉環(huán)控制方法59-64
• 4.4 逆變控制系統(tǒng)的仿真與分析64-66
• 4.5 鎖相環(huán)控制66-69
• 4.5.1 鎖相環(huán)控制工作原理66-68
• 4.5.2 鎖相環(huán)控制方法簡介68
• 4.5.3 鎖相環(huán)控制工作過程68-69
• 4.6 本章小結69-70
• 5 系統(tǒng)軟件設計與調(diào)試70-76
• 5.1 系統(tǒng)軟件的總體設計70
• 5.2 主程序模塊70-71
• 5.3 數(shù)據(jù)采集處理模塊71-72
• 5.4 電網(wǎng)頻率捕獲模塊72
• 5.5 SPWM產(chǎn)生模塊72-73
• 5.6 電網(wǎng)電壓同步模塊73-74
• 5.7 故障處理模塊74
• 5.8 系統(tǒng)調(diào)試與分析74-75
• 5.9 本章小結75-76
• 6 總結與展望76-78
• 6.1 論文工作總結76-77
• 6.2 未來展望77-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文82-83
• 致謝83-86
• 附錄一86-87
• 附錄二87

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本文編號：830991