毕业设计(论文)光伏发电逆变系统中电力逆变系统及控制二一三年五月二十四日摘要世界经济的发展以及对能源的需求增加，导致能源短缺成为社会发展必须面临的问题。太阳能资源丰富，潜力巨大，无污染，是未来主要开发的新能源之一，而光伏并网发电技术是解决能源短缺的一个重要途径。其中，光伏并网逆变器是光伏发电技术的主要研究内容之一。数字信号处理芯片DSP 的快速发展，使得光伏并网逆变器的控制算法得以实现。本文以TMS320F2812 型 DSP 作为控制芯片，对 10kW 光伏并网逆变器进行了深入研究。首先本文分析了光伏并网逆变器的研究背景及意义和国内外的发展现状，并且对逆变器的构成、类别、拓扑结构进行了相关论述。其次对光伏并网逆变器的工作原理进行了介绍，详细分析了光伏逆变器的输出电流的控制方式，即滞环电流瞬时比较方式、定时电流瞬时比较方式和 SPWM 电流跟踪方式。随后对 10kW 光伏并网逆变器进行了设计，本设计包括主电路参数设计和控制电路设计。主电路选用 DC-DC 升压电路和 DC-AC 逆变电路的两级电路结构。主电路的设计主要指元器件的选择，包括电感、电容和功率开关等的选择。控制电路设计主要包括信号采样电路、驱动电路和系统保护电路等。最后采用了 MATLAB 仿真软件对 10kW 三相光伏并网逆变器进行了仿真。仿真结果表明：逆变器中输出的电流和电网中的电压，频率和相位一致，功率因数为 1，且跟踪速度快，谐波含量少。关键词：太阳能 光伏并网逆变器 DSP MATLABIAbstractEvelopment of world conomy and the increasing demand for energy, resulting in a shortage of energy and social development must be faced. Abundant solar energy resources, has great potential, no pollution, is the future of one of the main development of new energy sources, and photovoltaic power generation technology to solve energy shortage is an important way. Among them, the volt grid-connected inverter for photovoltaic technology,one of the main research contents. SP igital ignal rocessing hip apid development, making PV grid-connected inverter control algorithms can be chieved. First，this aper analyzes the PV grid-connected inverter research background and significance of the current development at home and abroad, and the composition of the inverter, type, topology related exposition. Secondly，photovoltaic inverter working principle were introduced, a detailed analysis of the PV inverter output current control mode, ie hysteresis current instantaneous comparisons, regular comparisons and SPWM current instantaneous current tracking mode. Then，On 10kW photovoltaic inverter design, the design includes a main circuit parameters and control circuit design. The main circuit is designed mainly refers to the choice of components, including inductors, capacitors and power switch options. Finally，use the MATLAB simulation software 10kW three-phase photovoltaic inverter simulation. Simulation results show that: The inverter output current and grid voltage, frequency and phase coherent, the power factor is 1, and the tracking speed, low harmonic content.IIKeywords: solar photovoltaic grid-connected inverter DSP MATLABIII目录摘要 .I Abstract .II 第一章 绪论 .1 1.1 光伏发电逆变控制器研究的背景和意义 .11.2 逆变器技术的发展过程.31.3 光伏并网逆变器发展现状.31.3.1 国外逆变器的发展现状 .31.3.2 国内逆变器的发展现状 .41.4 光伏并网逆变器的发展趋势.51.5 光伏逆变器存在的技术问题.61.6 本文的主要研究内容.7 第二章 光伏发电逆变系统及控制策略 .8 2.1 光伏发电系统.82.2 光伏逆变器.82.2.1 光伏逆变器的定义 .82.2.2 光伏逆变器的组成及结构 .92.2.3 光伏并网逆变器的标准 .102.2.4 光伏逆变器分类 .102.3 并网逆变器的工作原理.132.4 逆变器输出电流的控制方式.142.4.1 滞环电流瞬时比较方式 .142.4.2 定时电流瞬时比较方式 .142.4.3 SPWM 电流跟踪方式.15 第三章 10kW 光伏并网逆变器设计.16 3.1 光伏并网逆变器的结构及原理图.163.2 并网逆变器系统性能指标.173.3 并网逆变器主电路参数设计.173.3.1 前级 DC-DC 升压电路参数设计 .173.3.2 后级 DC-AC 逆变电路参数设计 .213.4 并网逆变器控制电路的设计.22IV3.4.1 控制芯片的选择 .233.4.2 信号的采样电路 .233.4.3 驱动电路的设计 .253.4.4 系统保护电路 .26 第四章 10kW 三相并网逆变器仿真.28 4.1 光伏并网逆变器的仿真软件.284.2 光伏阵列仿真模型构建.284.3 10kW 三相并网逆变器的仿真 .30 第五章 总结与展望 .34 5.1 总结.345.2 展望.34 参考文献 .36 致谢 .380第一章 绪论1.1 光伏发电逆变控制器研究的背景和意义当前， 随着化石能源消耗的不断增长和地球生态环境的日益恶化，世界各国都在积极寻找一种可持续发展且对生态环境无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的新能源，已成为了当今能源结构中一个重要的组成部分。太阳能利用方式有三种：光热转换、光电转换及光化学转换。由于光热转换热能传送受限，光化学转换技术尚处于研制阶段，目前主要采用光伏发电技术。目前，随着光伏发电技术的提高，世界各国都在大力发展光伏产业。在美国，随着 RPS 制度（规定电力运营商必须采用一定比例的可再生能源所发电力的制度）的推行，预计太阳能电池板的装机容量会迅速增加。据欧洲光伏发电协会（EPIA）预测，在政策的推动下，2013 年美国光伏发电装机容量将比上年增加 31.4，达到 4.6GW，之后也会稳步增长，截至目前，美国光伏装机总量达到 5.14GW，约占美国发电总量的 0.44%，到2016