小功率光伏并网逆变电源的设计

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1、目录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1课题的研究背景与意义11.2光伏并网发电系统简介11.3光伏并网发电系统对逆变器的要求21.4本文的主要研究内容2第二章并网逆变器的设计及系统的工作原理32.1并网逆变器的选择32.1.1并网逆变器结构的选择32.1.2并网逆变器回路方式的选择32.1.3系统的总体方案42.2光伏并网发电系统的工作原理52.2.1前级电路的工作原理52.2.2后级电路的工作原理6第三章光伏并网发电系统的设计73.1主电路的设计73.2控制电路及保护电路的设计83.2.2并网同步的实现83.2.3SPWM波的产

2、生103.2.4保护电路113.3驱动电路113.4输出滤波电路123.5辅助电源设计123.5.1辅助电源的设计要求123.5.2辅助电源设计电路133.6系统的电磁兼容设计133.6.1硬件方面考虑133.6.2软件方面考虑143.7光伏并网逆变器的仿真建模143.8控制系统软件设计15第四章光伏并网发电系统的孤岛效应及防止策略174.1孤岛效应及其危害174.2孤岛效应的检测方法174.2.1被动检测方法174.2.2主动检测方法184.2.3外部检测方法184.2.4本论文采用的孤岛检测的方法19第五章总结与展望215.1总结215

3、.2展望21参考文献22致谢………………………………………………………………………...36第一章绪论1.1课题的研究背景与意义世界范围内的能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素，大力发展新的可替代能源已成为当务之急。太阳能发电作为一种新的电能生产方式，以其无污染、安全、资源丰富、分布广泛等特点显示出无比广阔的发展空间和应用前景。随着光伏并网发电设备的增加，并网电流谐波带给电网污染的问题也得到了越来越多重视。为改善并网输出电流波形，文献采用了重复控制来抑制周期性干扰，但重复控制响应速度慢，使控制系统稳定性变差。文献提出

4、了使用重复控制来改善输出波形质量，本文在此基础上提出了一种将重复控制和传统PI相结合的控制方法，PI控制使系统有着良好的动态性能，重复控制用来抑制周期性干扰，提高跟踪精度。阐述了一种小功率光伏并网逆变器的控制系统。该光伏并网逆变器由DC/DC变换器与DC/AC变换器两部分组成，其中DC/DC变换器采用芯片SG3525来控制，DC/AC变换器采用数字信号处理器TMS320F240来控制。由于DSP实时处理能力极强，采用合适的算法能确保逆变电源的输出功率因数非常接近1，输出电流为正弦波形。该控制方案已经在实验室得到验证。1.2光伏并网发电系统简

5、介光伏并网发电系统是将太阳能电池发出的直流电转化为与电网电压同频同相的交流电，并且实现既向负载供电，又向电网发电的系统。光伏并网发电系统主要由光伏阵列、并网逆变器、控制器和继电保护装置组成。光伏阵列是光伏并网发电系统的主要部件，由其将接收到的太阳光能直接转换为电能。目前工程上应用的光伏阵列一般是由一定数量的晶体硅太阳能电池组件按照系统需要的电压的要求串、并联组成的。并网逆变器是整个光伏并网发电系统的核心，它将光伏阵列发出的电能逆变成220V／50Hz的正弦波电流并入电网。电压型逆变器主要由电力电子开关器件组成，以脉宽调制的形式向电网提供电能

6、。控制器一般由单片机或DSP芯片作为核心器件，控制光伏阵列的最大功率点的跟踪、控制逆变器并网电流的功率和波形。继电保护装置可以保证光伏并网发电系统和电网的安全性。1.3光伏并网发电系统对逆变器的要求作为光伏阵列和交流电网系统间进行能量交换的逆变器，其安全性、可靠性、逆变效率、制造成本等因素对光伏并网发电系统的整体投资和收益具有举足轻重的作用。因此，光伏并网发电系统对并网逆变器有如下要求：1)实现高质量的电能转换。并网逆变器输出的电流频率和相位与电网的必须严格一致，以使输出功率因数尽可能的达到1。2)实现系统的安全保护要求。如输出过载保护、输

7、出短路保护、输入反接保护、直流过压保护、交流过压和欠压保护、孤岛保护及装置自身保护等，从而确保系统的安全性和可靠性。3)具有较高的可靠性。目前光伏并网发电系统主要在一些自然条件恶劣的地区，所以逆变器应在长时间的工作条件下保证低故障率，并具有较强的自我诊断能力，因此所设计的逆变器应具有合理的电路结构、严格的元器件筛选。4)最大功率的跟踪。最大限度的利用光伏阵列，提高逆变器的效率。1.4本文的主要研究内容本文在学习光伏并网发电系统逆变器工作原理及前人研究的基础上，研究光伏并网逆变器的结构与控制，进一步研究了光伏并网发电系统的孤岛检测，并进行了较

8、为深入的理论分析和研究。第一章绪论，简要介绍了课题背景光伏并网发电系统及其逆变器，对光伏并网发电系统有了初步认识。第二章，对逆变器主回路的拓扑结构进行了研究，设计了两级并网逆变器