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可并网三相光伏逆变装置的研究与设计

李彦  
【摘要】: 随着市场经济和现代化工业的发展,能源短缺和环境污染,已经成为制约人类社会健康发展的两大重要因素。新能源的开发与利用愈来愈受到重视,太阳能以其清洁环保、蕴藏丰富等优点逐步得到了开发利用。光伏逆变电源作为太阳能利用中主要的能量变换装置,是目前研究和发展的重要环节。 本课题研究的是可并网三相光伏逆变电源,以追求体积小、效率高、精度大、方便实用为目的,采用了DC-HFAC-DC-LFAC三级功率传输架构,设计中使用了SPWM技术、SVPWM技术、内高频环技术、DSP数字控制技术和数字锁相环技术等前沿实用技术。 直流DC-DC变换器采用内高频环技术,既实现了电气隔离又大大的减小了装置体积。这一部分本文不做涉及,本文所涉及的内容为本系统的DC-AC逆变电源部分,本论文的主要内容如下: 首先,分析了几种DC-AC逆变器的主电路拓扑结构,根据其优缺点与实际应用需要,选择三相四桥臂结构作为本文主电路结构,满足了电网负载的不平衡性。在选择了三相四桥臂结构的基础上,选取两种最新的SVM控制方法:基于三态滞环的瞬时空间电流相量控制法与二维空间矢量控制法,对两种方法作出详细分析比较,根据实用性原则,选取二维空间矢量控制法作为本文的控制方法。 其次,选取了主控芯片TI公司的TMS320F2812,电路中的功能尽量数字化实现,既控制了电路体积,又大大提高了系统的安全性与可靠性。设计了本系统的控制电路、驱动电路、缓冲电路、保护电路、滤波器电路等系统电路,本系统所有硬件电路均设计完毕。为了验证设计的正确性,大部分电路都用ORCAD-Pspice仿真软件进行仿真验证,小部分电路搭建实际电路,设计电路都能达到系统设计要求。 随后,简单介绍了DSP编程环境CCS。详细分析了SVPWM的工作原理,并给出二维空间矢量法在DSP中的实现方法。介绍几种MPPT方法,并选取本课题所选用的方法。 最后,给出系统仿真,分析了重点模块,得到了仿真结果。


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