基于單級(jí)升壓逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著世界能源危機(jī)日益加劇和自然生態(tài)環(huán)境日趨惡化，清潔可再生能源尤其是太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用正受到世界各國(guó)越來(lái)越廣泛的關(guān)注，太陽(yáng)能已成為世界新能源的主要形式之一。
　　本文以太陽(yáng)能光伏發(fā)電為背景，介紹了光伏發(fā)電的意義和發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，概述了光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。并網(wǎng)逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)傳統(tǒng)電壓源并網(wǎng)逆變器的局限性和不足，提出了一種新型的單級(jí)升壓逆變器光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。該系

2、統(tǒng)逆變器與傳統(tǒng)電壓源逆變器相比，其特點(diǎn)是引入一個(gè)耦合電感升壓網(wǎng)絡(luò)，利用逆變橋橋臂直通零矢量在單級(jí)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)可控升壓和逆變，且能適應(yīng)輸入電壓在較大范圍內(nèi)變化的場(chǎng)合，可滿足光伏發(fā)電的要求，因此該系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文首先介紹了單級(jí)升壓逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、等效電路以及工作原理，并對(duì)單級(jí)升壓逆變器的兩種升壓特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析，且在較高升壓特性下設(shè)計(jì)了耦合電感。其次研究了適用于單級(jí)升壓逆變器的SPWM和SVPWM調(diào)制策略。通過(guò)歸

3、納和總結(jié)各種直流母線電壓控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，研究了一種可變電容電壓的直流母線電壓控制方法。然后研究了單級(jí)升壓逆變器應(yīng)用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略，包括并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)控制策略、直流母線電壓環(huán)控制策略和最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略。根據(jù)網(wǎng)側(cè)數(shù)學(xué)模型，研究了基于電網(wǎng)電壓合成矢量定向的電流環(huán)控制策略，在同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)電流有功和無(wú)功的獨(dú)立控制。在傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法上進(jìn)行改進(jìn)，研究了一種變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，并利用Matlab

4、/Simulink軟件搭建了系統(tǒng)仿真模型和進(jìn)行了仿真研究，驗(yàn)證了控制策略的正確性和可行性。
　　最后設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套1kW應(yīng)用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的單級(jí)升壓逆變器的原理樣機(jī)。在以Freescale公司的DSP芯片MC56F8335為核心的軟件環(huán)境中編寫了控制程序，完成了獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了理論分析的正確性和有效性，同時(shí)表明了單級(jí)升壓逆變器具有很好的升壓逆變功能，在輸入電壓變化下能夠靈活地調(diào)節(jié)直流母線電壓并且輸出高質(zhì)量