《光伏发电功率变换及数字控制系统的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光伏发电功率变换及数字控制系统的研究（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号I 丛鱼! 主U D C 6 2 1 3密级坌珏编号10 2 9 9 2 21 0 9 0 7 0 4 2江艨大擎 硕士学位论文光伏发电功率变换及数字控制系统的研究R e s e a r c ho fp o w e rc o n v e r t e r sa n dd i g i t a lc o n t r o ls y s t e mi nP h o t o v o l t a i cp o w e rg e n e r a t i o ns y s t e m申请学位级别亟学科( 专业) 鱼力皂壬皇电力笾动论文提交日期2 Q12 生5 且论文答辩日期2 Q12 生鱼县学位授予单位和
2、日期江菱太堂2 Q12 生鱼目答辩委员会主席评阅人江苏大学学位论文版权使用授权书I III II III I II II I I IIII Y 2 0 9 3 2 7 9本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在年解密后适用本授权书。不保密学位论文作者签名：J 司荔厨罕硼f 埠二月侈日指导教师签名：弘拜铜函独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文
3、，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：闲青吁日期：砂仔年么月倡日江苏大学硕士学位论文摘要随着能源的消耗日益增大，传统能源的全球存储量变得越来越少，再加上环境的日益恶化和全球人民的生态意识的提高，开发一种新型的、可持续利用且污染小的能源成为了世界各国共同的愿望。人阳能以其无污染、高效、无限能源的特性，越来越受到世界各国的青睐。光伏并网技术作为太阳能应用的最关键技术之一也必将
4、成为各国科研工作者研究的热点和重点。在此背景下，本文重点研究了光伏并网系统的功率变换技术以及逆变器数字控制系统。光伏发电系统中D C D C 变换器的研究是光伏发电系统中的重要课题。因为人阳能光伏电池出来的直流电压一般都比较低，难以达到并网逆变器的输入要求，这就需要功率变换器对直流电压进行升压。本文首先对常见的四种D C D C 变换器拓扑结构B u c k 、B o o s t 、B u c k B o o s t 以及C u k 进行了建模以及分析，根据本课题的要求及综合考虑，选用B o o s t 电路作为直流功率变换器的主电路拓扑。考虑到当需要大的电压增益时会造成B o o s t 电
5、路不稳定，所以本文对B o o s t 电路进行了优化，采用带抽头电感的双向B o o s t 变换器。并分析了这种电路是怎样实现高增益比的电压输出，最后设计了驱动电路和保护电路。并网逆变器的研究设计是整个光伏发电系统中最重要的研究部分之一。本文的研究对象是三相对称逆变器，首先建模分析了它的工作原理，对它的常见的四种调制技术进行了分析比较，最后决定采用空间矢量P W M 调制方式。常用的S V P W M 调制方式需要计算大量的正弦、余弦三角函数，这些复杂的计算通常会产生大量的误差，对高精度的数字控制影响非常大。本文对S V P W M 的主要部分，例如扇区的判断、矢量作用时间的计算、开关切换
6、时问的计算，进行了优化后只需要进行普通的四则运算就可以。因为S V P W M 算法要求高速的数据处理能力，综合考虑，决定采用F P G A 作为本论文的主控芯片。因为P I 数字控制技术比较容易实现，本文采用P I 控制作为电压的反馈控制方法。系统的硬件电路模块主要由主电路、主控芯片、I P M 功率模块、电流传感器、电压传感器、A D 转换模块、信号调理电路以及过零点检测电路组成。本文利用A l t e r a 公司的Q u a r t u sI I9 0 进行开发，采用硬件描述语言的输入方式进行F P G A 的电路设计与输入，然后利用M e n t o r 公司的M o d e l s
7、 i m 仿真软件进行功能仿真和时序仿真。通过对仿真结果的分析，验证了本文中设计方法的可行性。关键词：太阳能发电，三相并网逆变器，功率变换技术，S V P W M ，F P G A江苏大学硕士学位论文江苏大学硕士学位论文A b s t r a c tW i t ht h ee n e r g yc o n s u m p t i o ni n c r e a s i n g ，t h eg l o b a ls t o r a g eo ft r a d i t i o n a le n e r g yi sl e s sa n dl e s s E v e r yc o u n t r yi
8、 sp o s i t i v e l ys e e k i n gas u s t a i n a b l e U S ea n dp o l l u t i o n f r e en e we n e r g yi nc o n d i t i o nt h a tt h ee n v i r o n m e n tb e c o m e sw o r s ea n dt h ew o r l dp e o p l e Se c o l o g i c a lc o n s c i o u s n e s si m p r o v i n g T h es o l a re n e r g
9、 yi sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ep o p u l a ri nt h ew o r l df o ri t sn o n p o l l u t i o n ，e f f e c t i v e n e s sa n di n f i n i t e n e s s T h ep h o t o v o l t a i ct e c h n o l o g y ，w h i c hi st h em o s ti m p o r t a n ti ns o l a re n e r g ys u p p l y ，w i l lb et h ek
10、 e ya n dh o tp o i n tf o rr e s e a r c h e r si nt h ew o r l d U n d e rt h i sb a c k g r o u n d ，r e s e a r c ho nt h ep o w e rt e c h n o l o g yo ft h ep h o t o v o l t a i cs y s t e ma n dt e c h n o l o g yo ft h ei n v e r t e rh a sb e e nd o n e T h eD C D Ci n v e r t e ro fp h o
11、t o v o l t a i cs y s t e mi sav i t a lp r o b l e mi nt h ep h o t o v o l t a i ce l e c t r i cp o w e rg e n e r a t i o ns y s t e m T h a t Sb e c a u S et h ed i r e c tv o l t a g ef r o mp h o t o v o l t a i cb a k e r yo fs o l a re n e r g yi sl o wo na v e r a g e I ti sh a r dt os a
12、t i s f yt h ei n p u tn e e do fg r i d c o n n e c t e di n v e r t e r T h e r e f o r e ，t h ep o w e ri n v e r t e rn e e d st os t e pu pp r e s s u r et Ot h ed i r e c tv o l t a g e A tf i r s t ，tt h ec o m m o nf o u rp o w e ri n v e r t e rt o p o l o g ys t r u c t u r e sh a v eb e e
13、 nm o d u l e da n da n y l i z e d ，i n c l u d i n gB u c k ，B o o s t ，B u c k B o o s ta n dC u k A c c o r d i n gt ot h ed e m a n da n df u l lc o n s i d e r a t i o n ，B o o s tt o p o l o g yi sc h o o s e na st h em a i nc i r c u i to fp o w e ri n v e r t e r B e c a u s et h eh i g he
14、l e c t r i cv o l t a g eg a i ni m p o s e st h ei n s t a b i l i t y ，a no p t i m a ld e s i g ni sm a d ef o rt h eB o o s tc i r c u i t I ta d a p t st h et w o w a yB o o s ti n v e r t e rw i t ht a p p e di n d u c t o ra n da l s oa n a l y s i st h a th o wk i n do fc i r c u i tr e a l
15、 i z e st h eh i g hg a i no fv o l t a g eo u t p u t A tl a s t ，i td e s i g n st h ed r i v ea n dp r o t e c t i v ec i r c u i t T h ei n v e r t e ro ft h ep h o t o v o l t a i cn e t w o r ki st h em o s ti m p o r t a n tp a r to ft h ep h o t o v o l t a i ee l e c t r i cp o w e rg e n e
16、 r a t i o ns y s t e m F i r s t l y ，i tc o n s t r u c t e si t so p e r a t i o n a lp r i n c i p l ei nc o n s i d e r a t i o no ft h et r i - p h a s eb a l a n c e dl o a di n v e r t e r T h e ni tm a k e sa n a l y s i sa n dc o m p a r i s o na b o u tt h ef a m i l i a rf o u rm o d u l a t i o nt e c h n i q u e s L a t e r ，i td e c i d e st Ou s et h em o d u l a t i o nw a yo fs p a c ev e c t o rP W M T h em o d u l a t i o nw a yo fS
