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1、本科毕业论文多电平光伏并网逆变器的研究*燕 山 大 学里仁学院 2016年6月 本科毕业论文 多电平光伏并网逆变器的研究学 院：里仁学院 专 业：电气工程及其自动化 学生 姓名：* 学 号：* 指导 教师：* 答辩 日期：2016年6月19日燕山大学里仁学院毕业设计(论文)任务书学院：里仁学院 专业(方向)：电气工程及其自动化 学号*学生姓名*专 业班 级12应用电子5班题目题目名称多电平光伏并网逆变器研究题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题目类型1.毕业设计
2、（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1. 研究多电平光伏逆变器拓扑类型；2. 研究四电平光伏逆变器共模电流抑制原理；3.开展四电平光伏逆变器控制方法研究。基本要求1. 掌握四电平光伏逆变器的基本工作原理和特点；2. 掌握四电平光伏逆变器基本的分析方法和控制方法；3. 仿真验证理论分析和设计的正确性。参考资料1. 郭小强，Marcelo C.Cavalcanti,Alexande M.Farias,and Josep M,Guerrero.Single-carrier modulation for neutral-point-clamped inv
3、erters in three-phase transformerless photovoltaic systems.IEEE Transaction on Power Electronics,2013.28(6):2635-2637.2. 郭小强.无变压器非隔离型光伏并网逆变器漏电流抑制技术.中国电机工程学报，2012,32（12）:1-8周 次12周37周810周1115周16-17周应完成的内容查询资料阅读文献提供多套解决方案确定方案设计电路系统参数优化设计仿真验证撰写论文准备答辩指导教师：*职称： 2015年12月9 日注：周次完成内容请指导老师根据课题内容自主合理安排。摘要摘要随着太
4、阳能发电的不断发展，光伏发电需要更精确的控制和更小的损耗。因此，本文首先根据当前光伏发电的现状以及多电平技术的发展概况，结合传统光伏并网逆变器多采用二电平逆变器，多电平逆变器受其复杂电路拓扑的制约在光伏系统中应用较少这样的条件本文论述了一个四电平逆变电路，既能输出四电平也能通过其拓扑和调制方式减小漏电流。接着对光伏发电系统的结构按照不同方式进行了分类，最后选取了单相无变压器非隔离型并网逆变器作为本文的并网策略，再对无变压器非隔离型光伏逆变器的缺点漏电流进行了分析并提出相应的解决方法，如两电平逆变器对于漏电流的处理。该逆变器采用双载波调制控制方案，系统并网电流采用 PI控制方法，改善了系统稳定性
5、，提高了系统动态响应过程。简单论述了主功率开关管的选择和四电平逆变器的PWM控制方法。建立了逆变器的数学模型并进行了系统的闭环设计，使用MATLAB构建SIMULINK仿真平台，通过仿真实验分析验证了控制策略的有效性和可行性。关键词光伏逆变器 漏电流 光伏系统 共模电压 光伏并网I AbstractWith the continuous development of solar power, photovoltaic power generation requires more precise control and less loss.Therefore, firstly, this pap
6、er according to the development situation of the status of the photovoltaic power generation and the multilevel technology, combined with traditional photovoltaic grid connected inverter with two-level inverter, multilevel inverter by the complex circuit topological constraints is rarely applied in
7、photovoltaic system in such conditions this paper deals with a four level inverter circuit can output four level can also through the topology and modulation system reduces the leakage current. Then the structure of photovoltaic power generation system according to the different way of classificatio
8、n. Finally, it selects the single-phase transformerless non isolation type grid connected inverter for the grid connected strategy, the transformerless non isolated PV inverter faults leakage flows into Line analysis and propose the corresponding solution, such as the two level inverter for the leak
9、age current processing.The inverter with dual carrier modulation control scheme, grid connected current using PI self-tuning control method to improve the stability of the system, improves the dynamic response process of the system. Simple discusses the choice of the main power switch tube and four
10、level inverter PWM control method. Established the mathematical model of the inverter and the closed loop design of the system.Using MATLAB Simulink emulation platform.KeywordsNovel photovoltaic inverter;leakage current;Photovoltaic system;Common mode voltage;Photovoltaic grid connected 目录目 录摘要IAbst
11、ractII第1章 绪论11.1 研究的目的、背景及意义11.2 国内外研究动态及发展现状11.2.1 国内外研究动态11.2.2 发展趋势21.3 多电平逆变器的拓扑分类31.3.1 按输出相数分31.3.2 按能量处理环节的数量分31.3.3 按隔离方式分41.4 本文的主要研究内容5第2章 多电平逆变器的分析与设计62.1 多电平逆变器的拓扑分类62.1.1 二极管箝位式多电平逆变器62.1.2 飞跨电容式多电平逆变器72.1.3 级联型多电平逆变器92.1.4 其他多电平逆变器102.2 四电平逆变器的工作原理112.3 共模电流抑制原理122.3.1 漏电流简介122.3.2 共模电
12、流抑制原理122.4 主功率开关管的选择142.4.1 IGBT的选取142.4.2 开关管特性分析142.5 本章小结16第3章 多电平逆变器的控制策略173.1 多电平逆变器的控制策目标及PWM技术173.2 逆变器调制技术的分类173.2.1 空间电压矢量调制法183.2.2 多载波PWM控制策略183.3 四电平逆变器的控制策略183.4 四电平逆变器的SPWM技术23第4章 逆变电路的数学模型及闭环原理244.1 逆变器的基本要求244.2 单相逆变器的数学模型244.3 闭环控制原理264.4 闭环控制设计264.5 本章小结27第5章 四电平逆变器的MATLAB仿真285.1 四
13、电平逆变器的开环仿真285.2 开环仿真结果305.3 四电平逆变器的闭环仿真315.4 闭环仿真结果33结论34参考文献35致谢37附录138附录247附录363附录467III第1章 绪论第1章 绪论1.1 研究的目的、背景及意义全世界不断增长的能源需求带给我们两大严峻挑战：能源安全问题和气候变暖。根据世界能源署（IEA），全世界对电能的需求量每年都在增加，在未来 20 年中，电能需求量增长将达到 60%以上。太阳能有取之不尽，用之不竭，没有环境污染等优越性，又由于太阳能电池的主要原料硅的存储量丰富，伴随着着太阳能发电的快速发展和转换效率的提高发展成本的降低，所以，全球能源专家认为太阳能是
14、最具有发展前景的的绿色能源。自二十世纪八十年代以来工业发达国家充分利用自身的优势，巨资加速光伏发电技术，大规模的投资有力的推动了技术的进步，从而光伏发电技术日趋成熟，步入了实用的商业化阶段。近20年来，我国通过技术引进和自主创新，我国的光伏产业已初规模。“十二五”能源规划中提出：“推进能源科技创新，大力发展风能、太阳能、生物质能以及清洁煤利用、核能、智能电网、新能源汽车、分布式能源等新兴能源科技装备技术。”据统计： 2008年底，我国太阳能光伏电池年产量已达200万千瓦，占全球市场的30%以上。2009年中国光伏发电装机容量已达750万千瓦，占全球市场的44%，这标志着太阳能光伏发电技术已经进入规模化应用阶段。2009年，中国光伏发电增长迅速，2009年，国家相继出台了“金太阳”示范工程、“屋顶工程”等一系列支持光伏产业发展的政策，有效拉动了国内市场的光伏应用需求，由此带动了我国光伏发电的大规模应用。可
