基于MATLAB的单相逆变器并网控制技术仿真研究毕业论文

null

基于MATLAB的单相逆变器并网控制技术仿真研究毕业论文

1 绪论 (1)

1.1 课题研究背景及意义 (1)

1.2 国内外发展情况 (2)

1.3 本课题要解决的问题 (3)

2 单相并网逆变器的总体设计 (3)

2.1 单相并网逆变器拓扑结构 (3)

2.2 单相并网逆变器的总体设计及功能划分 (5)

2.2.1 系统主电路拓扑 (5)

2.2.2 系统总体设计及各组成部分介绍 (6)

2.3 单相并网逆变器的基本原理 (8)

2.4 系统主电路参数设计 (8)

3 并网逆变控制系统硬件设计 (10)

3.1 TMS320F2808DSP及开发环境CCS介绍 (10)

3.2 并网逆变控制系统的硬件设计 (11)

3.2.1 辅助电源设计 (11)

3.2.2 电压检测电路的设计 (12)

3.2.3 电流检测电路的设计 (13)

3.2.4 过零检测电路设计 (13)

3.2.5 IGBT驱动电路设计 (14)

4 并网逆变控制系统的软件设计 (14)

4.1 软件总体设计 (14)

4.2 主程序设计 (15)

4.3 定时器下溢中断程序设计 (15)

4.4 捕捉中断程序设计 (17)

4.5 故障保护中断程序设计 (18)

5 并网逆变器控制策略的研究与实现 (20)

5.1 SPWM技术简介 (20)

5.2 逆变器并网运行时的控制策略分析 (23)

1

null

5.2.1 并网逆变器的输出控制 (23)

5.2.2 并网电流控制策略研究 (24)

5.2.3 并网电流闭环控制系统数学模型 (26)

5.2.4 PI控制器参数设计 (27)

6 基于SPWM的并网系统MATLAB/Simulink仿真 (29)

6.1 MATLAB简介 (29)

6.2 仿真模型的建立 (29)

6.3 模型各部分参数设置 (30)

6.4 仿真结果 (32)

6.5 仿真结果分析 (34)

7 结论 (34)

参考文献 (36)

致谢 (39)

2

null

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

在全球生态环境恶化和化石能源逐渐枯竭的双重压力下，对新能源的研究和利用已成为全球各国关注的焦点。除水力发电技术外，风力发电是新能源发电技术中最成熟、最具大规模开发和最有商业化发展前景的发电方式[1]。我国的并网风电在―十五‖期间也得到迅速发展。到2005年底，全国风电装机总容量为126万千瓦，居世界第十位。到―十一五‖末期，全国总装机容量将达到500万千瓦。中国将成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一[2]。随着风电场的容量越来越大，对系统的影响也越来越明显，研究风电并网对系统的影响已成为重要课题[3]。

据了解，大部分的新能源直接产生的能量通常是不稳定的，他们在并网时如果不加控制和调节，就会对电网造成冲击，同时为了保证将尽可能多的有功能量送入电网，在新能源发电系统中还要加上储能环节，这些过程都需要利用变流技术对其进行控制，因此新能源在从其原始状态转化到可供人们实际应用的电能过程中与变流技术是密不可分的。比如说，在风力发电系统中，风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电池充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电池里的化学能转变成交流电并入电网，才能保证稳定使用。在这次仿真研究中，我主要就单相逆变器并网控制技术的工作原理学习了解，并设计一种基于DSP控制的单相逆变器。

作为新能源发电系统和电网的接口设备，并网逆变器是研究热点之一。目前并网逆变器从组成结构和单机容量来看，主要分为单级变换和双级变换两种。其中单级式并网逆变器，将直流电直接经过一级直-交变换并网。双级式并网逆变器，由DC/DC升压和DC/AC逆变两级变换构成，一般用于直流侧电压较低、单机容量较小的场合[4]。随着系统的容量增大，单个逆变器的容量已经不能满足要求。为了提高系统的功率、可靠性和效率，逆变器可以并联运行，这又不可避免的产生了环流，导致输出电流畸变，同时使负载不平衡，从而损害整个系统的性能[5]。由于本次研究主体是对于风力发电系统中的单相逆变器并网运行，所以必须得兼顾一些风电行业必须面对的问题与挑战。由于我国的风电并网采用―大规模—高集中—高电压—远距离输送‖与欧洲的―分散上网、就地消纳‖并网方式不同，所以对于电能并网的

3

null

稳定性和应急能力有极高的要求[6]。而逆变器则在其中担任了及其重要的位置。1.2 国内外发展情况

伴随着世界范围内开发利用新能源的热潮，很多国家都纷纷研发了光伏发电、风力发电等可再生能源并网发电系统。人们对可再生能源并网发电的技术进行了大量的研究，并使得该技术得到了迅速的发展和应用[7]。目前广泛应用于可再生能源回馈电网系统中的方案是：首先将可再生能源转化成电能的形式，然后将电能调节成满足正弦波脉宽调制SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）全桥逆变器需要的直流电压，最后经SPWM全桥逆变器将可再生能源回馈给交流电网。在整个系统中最主要的就是逆变器，它采用的是SPWM逆变技术[8]。在理论和实践上，这种方案能够满足新能源回馈电网的要求，但由于该方案使用了同步、锁相（PLL）、SPWM脉冲发生器、低通滤波等诸多模拟环节，而且控制方法比较落后，因此使得并网逆变装置的控制繁琐，电路复杂，可靠性低，硬件成本高，并网效果不是十分理想，产品价格昂贵，应用得到限制[ …… 此处隐藏：7630字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……