基于DSP的光伏并网逆变器研究
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摘要
当前全球的快速发展和人类对地球环境的更多关注使得人们对于可再生能源的需求已越来越大,这也推动了光伏产业和光伏技术的良好发展。光伏并网发电是当前被广泛看好的一种太阳能应用的方法。
本文围绕单相光伏并网逆变系统的组建,对光伏并网逆变系统的组成、其升压逆变环节的控制、SPWM电流控制技术、孤岛检测作了原理分析和应用研究,设计了一种体积不大,功率较小的基于DSP的光伏并网逆变电源方案。
升压环节采用了高频变压器升压电路,拓扑采用了推挽式变换。对推挽式电路的工作状态和其电路开关管的电压变化进行了较详细的分析,对功率开关管和高频变压器进行了详细的电路参数设计,对其工作原理进行了分析和运用。
本文对逆变环节的控制策略进行了介绍,对控制方法进行了比较分析采用了单极性SPWM实行电流闭环PI控制。推导了所设计系统逆变环节的控制模型传递函数,由其可对PI参数进行整定。然后采用了全桥式逆变电路进行逆变,并完成了实验,对结果进行了验证。最后对孤岛效应进行了介绍和分析比较。图39幅,表1个,参考文献28篇。
With the global rapid development and more attention to the earth environment, the demand for renewable energy has been growing. This promote the development of PV industry and PV technology.Grid-connected PV power generation is a widely promising method of solar energy utilization.
Focusing on the set-up of single-phase grid-connected P V system, this paper gives theoretical analysis and applied research on the components of grid-connected PV system, the control of the booster and the inverter of the system, SPWM electric current control technique and islanding detection. It proposes a design of the grid-connected PV with low power and small volume based on DSP.
The booster uses high-frequency transformer and push-pull mode is used as topology. The analysis of the work status of the push-pull circut and the voltage change of its MOSFET, as well as the circuit parameter design of MOSFET and the high-frequency transformer, are given in detail. The working principle is analyzed and applied.
This paper gives an introduction to the control strategy of inverter, and a comparison of the control methods, and uses unipolar SPWM as a closed-loop PI control. It deduce the transfer function of the control modle which is belong to the designed system. Then the PI parameters can be setting. It uses full-bridge spacer ciruit to invert, make a prototype to test and verify. Islanding effect is introduced and compared at the end.
本文围绕单相光伏并网逆变系统的组建,对光伏并网逆变系统的组成、其升压逆变环节的控制、SPWM电流控制技术、孤岛检测作了原理分析和应用研究,设计了一种体积不大,功率较小的基于DSP的光伏并网逆变电源方案。
升压环节采用了高频变压器升压电路,拓扑采用了推挽式变换。对推挽式电路的工作状态和其电路开关管的电压变化进行了较详细的分析,对功率开关管和高频变压器进行了详细的电路参数设计,对其工作原理进行了分析和运用。
本文对逆变环节的控制策略进行了介绍,对控制方法进行了比较分析采用了单极性SPWM实行电流闭环PI控制。推导了所设计系统逆变环节的控制模型传递函数,由其可对PI参数进行整定。然后采用了全桥式逆变电路进行逆变,并完成了实验,对结果进行了验证。最后对孤岛效应进行了介绍和分析比较。图39幅,表1个,参考文献28篇。
With the global rapid development and more attention to the earth environment, the demand for renewable energy has been growing. This promote the development of PV industry and PV technology.Grid-connected PV power generation is a widely promising method of solar energy utilization.
Focusing on the set-up of single-phase grid-connected P V system, this paper gives theoretical analysis and applied research on the components of grid-connected PV system, the control of the booster and the inverter of the system, SPWM electric current control technique and islanding detection. It proposes a design of the grid-connected PV with low power and small volume based on DSP.
The booster uses high-frequency transformer and push-pull mode is used as topology. The analysis of the work status of the push-pull circut and the voltage change of its MOSFET, as well as the circuit parameter design of MOSFET and the high-frequency transformer, are given in detail. The working principle is analyzed and applied.
This paper gives an introduction to the control strategy of inverter, and a comparison of the control methods, and uses unipolar SPWM as a closed-loop PI control. It deduce the transfer function of the control modle which is belong to the designed system. Then the PI parameters can be setting. It uses full-bridge spacer ciruit to invert, make a prototype to test and verify. Islanding effect is introduced and compared at the end.
引文
[1]Alan Tims经过优化的用于可再生能源系统的大功率逆变器.电源世界.2011(8)47-49
[2]李丽丽.脉冲激光沉积方法制备太阳电池材料硫化锡及其性质的研究[学位论文].合肥.合肥工业大学.2009.19-21
[3]赵晶,赵争鸣,周德佳.太阳能光伏发电技术现状及其发展.电气应用.2007(10).1-2
[4]王长贵.关于我国薄膜太阳电池研发与产业化问题的探讨.太阳能.2010(9).18-21
[5]周聃.太阳能光伏发电低成本采暖系统研究[学位论文].北京.北京建筑工程学院.2008.51-53
[6]狄丹.太阳能光伏发电是理想的可再生能源.华中电力.2008(5).59-62
[7]杜荣华.风光互补发电系统简介.节能.2007(3).36-38
[8]陈尚伍.独立光伏发电LED照明系统的研究[学位论文].杭州.浙江大学.2007.11-14
[9]唐春林.一种智能变电站模拟控制系统的设计与实现.机电一体化.2011(3).78-81
[10]林佩君.串联电池组新型均衡充电系统的研究[学位论文].北京.北京交通大学.2007.44-47
[11]马小梅.新型智能电容储能点焊机的研制[学位论文].西安.西安石油大学.2006.33-34
[12]王莹.低压孔板电极介质阻挡放电特性及匹配电源的研究[学位论文].大连.大连理工大学.2009.3440
[13]张树人.基于DSP的PWM控制方法在燃料电池发电系统中的应用研究[学位论文].上海.上海交通大学.2007.26-34
[14]吴臻鹏.基于磁通观测器的异步电机无速度传感器矢量控制技术的研究与实现[学位论文].福州.福州大学.2002.28-30
[15]李哗.高性能独立光伏系统逆变器的研究[学位论文].哈尔滨.黑龙江科技学院.2007.18-20
[16]张兴磊.离网型户用风光互补发电系统中全数字化逆变器的研究[学位论文].南京.南京农业大学.2006.22-26
[17]陈忠仁.高性能瞬变电磁仪设计[学位论文].武汉.中国地质大学.2005.45-47
[18]吕振.并网光伏发电系统的孤岛检测.中国电力.2009(3).71-74
[19]冯轲.三相光伏逆变器及其孤岛检测方法研究[学位论文].北京.北京交通大学.2009.38-39
[20]张超.光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究.杭州.浙江大学.2006.43-45
[21]郑文英.光伏并网发电系统中的孤岛检测.变频器世界.2010(11).61-64
[22]周林.一种新型谐波检测法研究.电力电子技术.2006(5).4244
[23]刘方锐.带正反馈的主动移频孤岛检测法的参数优化.电工电能新技术.2008(3).22-25
[24]张俊.间歇性双边无功功率扰动孤岛检测策略.电源学报.2011(2).7-11
[25]褚小莉.光伏并网中的孤岛效应研究[学位论文].合肥.合肥工业大学.2009.19-20
[26]相海涛.主动频率漂移法孤岛效应检测分析与优化.河海大学学报.2010(2).231-235
[27]朱铭炼.一种新颖的主动移频式孤岛检测方法.电力电子技术.2009(11).31-32
[28]王志峰.光伏并网系统反孤岛控制策略仿真分析.通信电源技术.2007(2).29-31
[2]李丽丽.脉冲激光沉积方法制备太阳电池材料硫化锡及其性质的研究[学位论文].合肥.合肥工业大学.2009.19-21
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[10]林佩君.串联电池组新型均衡充电系统的研究[学位论文].北京.北京交通大学.2007.44-47
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[12]王莹.低压孔板电极介质阻挡放电特性及匹配电源的研究[学位论文].大连.大连理工大学.2009.3440
[13]张树人.基于DSP的PWM控制方法在燃料电池发电系统中的应用研究[学位论文].上海.上海交通大学.2007.26-34
[14]吴臻鹏.基于磁通观测器的异步电机无速度传感器矢量控制技术的研究与实现[学位论文].福州.福州大学.2002.28-30
[15]李哗.高性能独立光伏系统逆变器的研究[学位论文].哈尔滨.黑龙江科技学院.2007.18-20
[16]张兴磊.离网型户用风光互补发电系统中全数字化逆变器的研究[学位论文].南京.南京农业大学.2006.22-26
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[22]周林.一种新型谐波检测法研究.电力电子技术.2006(5).4244
[23]刘方锐.带正反馈的主动移频孤岛检测法的参数优化.电工电能新技术.2008(3).22-25
[24]张俊.间歇性双边无功功率扰动孤岛检测策略.电源学报.2011(2).7-11
[25]褚小莉.光伏并网中的孤岛效应研究[学位论文].合肥.合肥工业大学.2009.19-20
[26]相海涛.主动频率漂移法孤岛效应检测分析与优化.河海大学学报.2010(2).231-235
[27]朱铭炼.一种新颖的主动移频式孤岛检测方法.电力电子技术.2009(11).31-32
[28]王志峰.光伏并网系统反孤岛控制策略仿真分析.通信电源技术.2007(2).29-31