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基于模糊控制技术的三相光伏并网逆变器的研究

彭倬  
【摘要】:在20世纪的能源结构中,人类所利用的一次能源主要是化石能源,随着化石能源的逐步消耗,能源危机、环境污染的现状已展现在人们面前,开发和利用新能源是目前的首要问题。研究和实践表明,太阳光辐射能丰富、可再生、不污染环境,是最具开发前景的能源之一。光伏发电成为太阳能利用的主要趋势,而光伏发电系统的核心部分光伏并网逆变器成为研究的重点。本文以DSP(数字信号处理器)为主控制芯片,对10kw三相光伏并网逆变器进行了设计。 首先,对组成光伏阵列的光伏电池的特性进行了分析,并建立了相应的功能模型;对光伏阵列输出最大功率的跟踪方法进行了研究,在理论上分析了通过改变DC-DC电路中的开关管的导通占空比来实现最大功率点跟踪,仿真结果体现了利用模糊控制方法实现光伏阵列最大功率点跟踪的优越性。 其次,对不同功率大小的光伏并网逆变器的拓扑结构进行了研究,针对本文的三相10kw光伏并网逆变器设计了其硬件拓扑结构。该结构为双极式,带隔离变压器。通过该拓扑结构对逆变器的主电路进行了设计,该主电路包括Boost电路、逆变主电路及其保护电路、滤波电路和采样电路等;并对电路中相关器件参数的选择进行了设计。 最后,本文采用电流滞环控制方法应用于光伏并网逆变技术中,应用表明电流滞环控制技术能使电流型逆变器的控制系统有更高的精度、稳定性和动态性。电流滞环控制分为恒定环宽控制和可变环宽控制两种方式,针对恒定环宽控制方式下功率开关器件开关频率变化范围大、逆变输出信号频谱差、噪音大等缺陷,本文采用模糊控制技术设计一个环宽可实时变化的滞环比较器,使开关频率变化范围大大减小,从而来实现光伏逆变器的并网控制。仿真显示逆变输出的电流与电网电压同频同相,而且相比恒定滞环方式跟踪精度更高、谐波含量更少,充分体现了基于模糊控制技术的环宽实时可变滞环控制方法的有效性。


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