光伏發(fā)電功率變換及數(shù)字控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著能源的消耗日益增大,傳統(tǒng)能源的全球存儲(chǔ)量變得越來越少,再加上環(huán)境的日益惡化和全球人民的生態(tài)意識(shí)的提高,開發(fā)一種新型的、可持續(xù)利用且污染小的能源成為了世界各國(guó)共同的愿望。太陽能以其無污染、高效、無限能源的特性,越來越受到世界各國(guó)的青睞。光伏并網(wǎng)技術(shù)作為人陽能應(yīng)用的最關(guān)鍵技術(shù)之一也必將成為各國(guó)科研工作者研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。在此背景下,本文重點(diǎn)研究了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的功率變換技術(shù)以及逆變器數(shù)字控制系統(tǒng)。
　　 光伏發(fā)電系統(tǒng)中DC/DC變

2、換器的研究是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要課題。因?yàn)槿岁柲芄夥姵爻鰜淼闹绷麟妷阂话愣急容^低,難以達(dá)到并網(wǎng)逆變器的輸入要求,這就需要功率變換器對(duì)直流電壓進(jìn)行升壓。本文首先對(duì)常見的四種DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Buck、Boost、Buck-Boost以及Cuk進(jìn)行了建模以及分析,根據(jù)本課題的要求及綜合考慮,選用Boost電路作為直流功率變換器的主電路拓?fù)?。考慮到當(dāng)需要大的電壓增益時(shí)會(huì)造成Boost電路不穩(wěn)定,所以本文對(duì)Boost電路進(jìn)行了優(yōu)化,采用

3、帶抽頭電感的雙向Boost變換器。并分析了這種電路是怎樣實(shí)現(xiàn)高增益比的電壓輸出,最后設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路。
　　 并網(wǎng)逆變器的研究設(shè)計(jì)是整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的研究部分之一。本文的研究對(duì)象是三相對(duì)稱逆變器,首先建模分析了它的工作原理,對(duì)它的常見的四種調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了分析比較,最后決定采用空間矢量PWM調(diào)制方式。常用的SVPWM調(diào)制方式需要計(jì)算大量的正弦、余弦三角函數(shù),這些復(fù)雜的計(jì)算通常會(huì)產(chǎn)生大量的誤差,對(duì)高精度的數(shù)字控制影響

4、非常大。本文對(duì)SVPWM的主要部分,例如扇區(qū)的判斷、矢量作用時(shí)間的計(jì)算、開關(guān)切換時(shí)問的計(jì)算,進(jìn)行了優(yōu)化后只需要進(jìn)行普通的四則運(yùn)算就可以。因?yàn)镾VPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力,綜合考慮,決定采用FPGA作為本論文的主控芯片。因?yàn)镻I數(shù)字控制技術(shù)比較容易實(shí)現(xiàn),本文采用PI控制作為電壓的反饋控制方法。
　　 系統(tǒng)的硬件電路模塊主要由主電路、主控芯片、IPM功率模塊、電流傳感器、電壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)調(diào)理電路以及過零點(diǎn)檢測(cè)