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基于峰值电流反馈控制的三相并网逆变器的设计与实现

刘新涛  
【摘要】:当今世界能源危机和环境问题日益加剧,世界各国竞相发展绿色可再生能源。太阳能以其可持续发展且无污染等优点倍受青睐。随着光伏组件价格的下降以及光伏技术的进步,太阳能光伏发电将逐渐成为重要的替代能源。尤其是近几年国家对分布式发电的推广,允许户用光伏系统发电上网并对上网电价进行补贴,更加促进了光伏产业的发展,使得光伏发电并网系统成为研究的热点。本文对逆变器的控制算法进行了深入的研究。(1)将峰值电流反馈控制算法引入到光伏逆变器的设计与实现中。峰值电流反馈控制在逆变焊机中的应用已十分成熟,本文将其应用到光伏并网逆变器中。基于峰值电流反馈控制的逆变器具有很多突出的优点:首先,峰值电流控制具有内在瞬时峰值电流限流功能,能逐个检测峰值脉冲并限流,因而具有较强的瞬态保护能力,从而实现或简化对功率器件的过流保护;其次,这种控制方式动态响应快,输出电流能够很好地跟随给定量;另外,在峰值电流控制方式下,能够实现多模块的并联均流,特别适合大功率应用场合。(2)采用FPGA实现峰值电流控制。峰值电流反馈控制需要逐个检测峰值脉冲,对系统处理的实时性要求非常高。DSP和单片机等处理器内核一次只能执行一条指令,无法实现峰值电流反馈控制,现在用来实现峰值电流反馈的系统都是用模拟器件搭建而成,这样的系统抗干扰性能差,稳定性不足,成本较高。FPGA能够并行运行,满足峰值电流反馈控制系统对实时性的要求。并且以DSP作为辅助控制器,充分发挥DSP数字信号处理方面的优势,极大提高了系统的性能。(3)主电路拓扑采用三电平T型结构。成功解决了开关管关断后的续流问题。并且由于T型三电平拓扑比中点钳位型三电平拓扑少了两个钳位二极管,导通损耗减小。另外,在开关管的保护方面,T型三电平主要考虑主桥臂上两个开关管的保护,保护比中点钳位型三电平拓扑更简单易行。


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