光伏逆变器的并网控制仿真

摘  要

    世界环境的日益恶化和传统能源的日益枯竭，促使了对新能源的开发和发展。具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视，各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到了推波助澜的作用。其中，光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义，仅在过去五年，光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。

光伏并网逆变器是将太阳能电池所输出的直流电转换成符合公共电网要求的交流电并送入电网的设备。首先介绍了光伏并网逆变器。其次，本文采用直流电压外环、电流内环的双闭环控制方法，既保证了逆变器输出的静态误差为零，又保证了逆变器良好的输出波形。随后，本文详细讨论了并网过程中的软件锁相环技术，对锁相环电路的组成、工作原理进行了研究。 

本文根据逆变器结构的特点，提出了基于DC-AC单级并网逆变器的结构。在DC-AC转换器中，采用输出电流控制，根据正弦脉冲宽度调制的缺点，提出空间矢量脉宽度调制方法对逆变器进行控制，从而提高直流侧电压的利用率，减少谐波。基于SVPWM的控制原理，在MATLAB_simulink上建立系统模型，并进行了仿真实验。仿真结果表明输出电流与电网电压保持同相位，从而证明了原理的可行性。

 

关键词：光伏发电  并网逆变器  SVPWM  锁相环技术

 

ABSTRACT

The world's environment is deteriorating and the increasing depletion of traditional energy sources to promote the development of new energy development. Solar energy resources by the countries attach importance to sustainable development,countries have introduced a new energy law has played a role in fueling the development of solar energy. Among them,photovoltaic power generation has far-reaching theoretical value and practical significance,in the past five years alone,the total photovoltaic power plant installation has reached thousands of megawatts. Connected photovoltaic arrays and grid photovoltaic grod-connected inverter is the key to the entire grid-connected PV systems.

PV grid-connected inverter solar cell output DC into AC meet the requirements of the public grid and into the power grid equipment. First introduced the PV grid-connected inverter. Secondly,the DC voltage loop and inner current closed-loop control method,both to ensure zero static error of the inverter output,but also to ensure that the inverter output waveform. Subsequently,the detailed discussion of the software phase-locked loop technology and network process,the composition of the phase-locked loop circuit,the working principle of the study.

According to the characteristics of the inverter structure,based on the structure of the DC-AC single-stage grid-connected inverter. DC-AC converter,the output current control,according to the shortcoming of the sinusoidal pulse width modulation,space vector pulse width modulation inverter control,thereby improving the utilization of the DC voltage and reduce harmonics. Based on the principle of SVPWM control in MATLAB_simulink system model and simulation experiment. The simulation results show that the output current and grid voltage to maintain the same phase,thus proving the feasibility of the principle.

 

Key words : Photovoltaic power generation; SVPWM; Grid-connected inverter; PLL

 

目录

摘  要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1光伏发电的研究背景与意义 1

1.2国内外的研究现状 3

1.2.1国外的研究现状 3

1.2.2国内的研究现状 4

1.3 光伏并网逆变器技术 4

1.4 光伏并网逆变器的发展趋势 6

1.5 本文主要的研究内容 6

第二章 并网逆变器的概述 7

2.1并网逆变器 7

2.2并网逆变器的结构特点及作用 7

2.3并网逆变器的分类 9

2.3.1逆变器的拓扑分类 9

2.3.2逆变器的回路方式 10

2.4本章小结 12

第三章 系统的总体结构设计及工作原理 14

3.1系统的总体设计 14

3.2系统的总体方案 15

3.3系统的工作原理 15

3.4本章小结 16

第四章 光伏并网逆变器控制策略的初步研究 17

4.1 光伏并网逆变器控制目标 17

4.2 基于SVPWM的电压/电流型并网逆变器控制的研究 17

4.2.1 控制系统数学模型 17

4.2.2 PI参数的设计 19

4.2.3基于SVPWM的电压/电流型并网逆变器的控制方法 21

4.2.4 SVPWM信号的产生原理 21

4.3并网逆变器中同步锁相环的研究 24

4.3.1 软件锁相环的基本原理 24

4.3.2基于光伏并网控制的软件锁相环的工作原理 24

4.3.3 并网控制中的锁相算法分析 25

4.4本章小结 27

第五章 光伏逆变器并网控制各部分模型及仿真结果 28

5.1光伏逆变器并网控制仿真模型 28

5.1.1 电网电压锁相环子系统模型 29

5.1.2 产生SVPWM 驱动波形子系统模型 29

5.1.3电压外环电流内环的双闭环控制器子系统模型 30

5.2仿真结果及分析 30

5.3本章小结 32

结语 33

参考文献 34

致谢 35