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基于峰值电流的H6型并网逆变器的研究与设计

任波  
【摘要】:世界经济的持续发展使得能源紧缺和环境污染等现象愈发严重,新能源的开发利用这一课题也随之被重视,其中太阳能因其清洁经济受到世界各国的重视。光伏逆变器是太阳能利用的核心部分,所以对它的研究具有十分重大的意义。常见的光伏逆变器可以分为隔离型和非隔离型光伏逆变器两类。非隔离型光伏逆变器放弃了笨重的变压器,具有结构简单轻便,成本低和转换效率高等优点。然而在非隔离性的光伏逆变并网系统中,光伏阵列和接地外壳之间存在着对地寄生电容,这一寄生电容会与输出滤波元件和电网阻抗组成共模谐振电路。寄生电容上变化的共模电压会激励这个共模谐振电路,产生共模电流。为了抑制此共模电流,本文采用了H6型逆变器拓扑结构,论文中分析了该拓扑结构抑制共模电流的原理,并对其工作状态进行详细的介绍。峰值电流控制模式是一种新型的控制策略,它的应用范围主要集中在弧焊逆变器系统中,本文将该种控制策略应用于光伏逆变器系统中并进行了实验验证。峰值电流控制电路中脉宽调制是一个双入单出的控制环节,脉冲信号的占空比取决于两个输入信号即参考信号和瞬态信号,该控制系统具有内在的限流和自校正能力。本文会就其基本原理、特征和稳定性进行详细的分析。本论文使用MATLAB建立了基于峰值电流反馈控制的H6型并网逆变器的实验模型,模型中包括锁相环技术实现,峰值电流反馈控制算法的实现和H6型逆变器平台的搭建三部分。通过对仿真结果的观察和分析,验证了该控制策略在H6型逆变器的可行性。根据以上分析,本论文设计了基于峰值电流反馈控制的H6型逆变器实验平台,该控制策略采用FPGA和DSP的双核控制模式来实现,DSP主要用于对电网信号进行锁相,并且产生峰值电流控制的参考信号,发送给FPGA。FPGA是峰值电流控制的核心部分,接收来自DSP的参考信号和AD采样的实时信号,然后给出功率开关管的脉冲驱动信号。FPGA的运算速度快和程序并行处理的性能优势使其能够满足峰值电流控制的对于控制系统的稳定性和实时性的要求。然后,论文详细介绍了实验平台主要硬件部分的设计原理。最后在设计的实验平台上,对峰值电流控制在H6型逆变器并网系统进行了验证和分析,对课题完成情况进行了总结,并对以后的工作进行了展望。


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