10kW三相光伏并网逆变器设计

分类：开题报告    更新时间：09-12    来源：网络

 一、课题综述及研究意义

能源是社会进步所必须的物质条件，社会的进步离不开充足的资源供应。随着传统能源的日渐枯竭、化石燃料带来的环境污染和能源安全等问题的出现，寻求新型可再生能源越来越受到社会的重视。

光伏是一种清洁的可再生资源，光伏发电作为国家大力发展的新兴产业，具有节能环保、低碳、可持续等优点，所以光伏行业的发展备受关注。随着世界光伏发电技术不断进步，光伏发电的规模也在迅速扩张，在不久的未来，光伏发电必然会取代传统发电成为主要的能源供应。

但是目前使用的光伏并网逆变器存在稳定性差和效率不够高的缺点，严重影响了光伏并网系统的可靠性和使用寿命。因此必须提高逆变器效率以及逆变器在各种环境下的稳定性，本文正是基于真个原因深入研究光伏并网逆变器设计。通过对光伏并网逆变器的工作原理分析，确定本文逆变器使用的并网控制策略，并在MATLAB中搭建仿真模型验证该方案的可行性，最后仿真验证逆变器在不同环境下都能实现输出功率稳定。

二、课题拟采取的研究方法和技术路线

研究方法：

(1)研究不同光伏阵列中MPPT的基本原理，对各种不同方法进行比较，最终确定本文中使用的算法。

(2)控制策略上给出电网电压定向控制基本原理，搭建电压电流双闭环控制，并给出PI参数。

(3)在MATLAB中仿真分析这种控制方法，最后在MATLAB中做逆变器整体仿真模型，验证了在外界光照环境发生变化时，所逆变器始终满足并网要求。

三、主要参考文献

[1] 窦伟, 徐正国, 彭燕昌,等. 三相光伏并网逆变器电流控制器研究与设计[J]. 电力电子技术, 2007, 41(1):85-86.

[2] 雷元超, 陈春根, 沈骏, 等. 光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究[J]. 电工电能新技术, 2004, 23(3): 76-80.

[3] 邓醉杰, 王辉, 徐锋, 等. 三相电压型 PWM 逆变器双闭环控制策略研究[J]. 防爆电机, 2007, 42(1): 11-14.

[4] 张胜权. 三相光伏并网逆变器控制策略研究[D].哈尔滨工程大学,2013.

[5] 芮骐骅, 杜少武, 姜卫东,等. 三相光伏并网逆变器SVPWM电流控制技术研究[J]. 电力电子技术, 2010, 44(4):4-5.

[6] 朱炜锋, 窦伟, 徐正国,等. 基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器设计[J]. 可再生能源, 2009, 27(2):55-58.

[7] Koutroulis E, Chatzakis J, Kalaitzakis K, et al. A bidirectional, sinusoidal, high-frequency inverter design[J]. IEE Proceedings-Electric Power Applications, 2001, 148(4): 315-321.

[8] Libo W, Zhengming Z, Jianzheng L. A single-stage three-phase grid-connected photovoltaic system with modified MPPT method and reactive power compensation[J]. Energy Conversion, IEEE Transactions on, 2007, 22(4): 881-886.

[9] 刘波, 杨旭, 孔繁麟,等. 三相光伏并网逆变器控制策略[J]. 电工技术学报, 2012, (8):64-70.

[10] Figueres E, Garcerá G, Sandia J, et al. Sensitivity study of the dynamics of three-phase photovoltaic inverters with an LCL grid filter[J]. Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 2009, 56(3): 706-717.

[11] 刘立强. 三相光伏并网逆变器的研究[D]. 广东工业大学, 2008..

[12] 胡雪峰, 韦徵, 陈轶涵,等. LCL滤波并网逆变器的控制策略[J]. 中国电机工程学报, 2012, 32(27).

[13] 邱燕. 三相并网逆变器滤波及锁相技术研究[D].南京航空航天大学,2012.

[14] Beig A R, Narayanan G, Ranganathan V T. Modified SVPWM algorithm for three level VSI with synchronized and symmetrical waveforms[J]. Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 2007, 54(1): 486-494.

[15] 刘芳, 龚鸣敏, 王蓉霞. 小功率光伏并网逆变器控制系统的设计[J]. 北京交通大学学报, 2003, 27(2):57-61.

[16] 徐志英, 许爱国, 谢少军. 采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术[J]. 中国电机工程学报, 2009, (27):36-41.

[17] 刘志强. 10kW光伏并网逆变器的研制[D].北方工业大学,2011.

[18] 沈国桥, 徐德鸿. LCL滤波并网逆变器的分裂电容法电流控制[J]. 中国电机工程学报, 2008, 28(18):36-41.

[19] 吴春华, 陈国呈, 丁海洋,等. 一种新型光伏并网逆变器控制策略[J]. 中国电机工程学报, 2007, 27(33):103-107.

[20] 刘飞, 查晓明, 段善旭. 三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究[J]. 电工技术学报, 2010, (3):110-116.

[21] Mazumdar J, Batarseh I, Kutkut N, et al. High frequency low cost DC-AC inverter design with fuel cell source for home applications[C]//Industry Applications Conference, 2002. 37th IAS Annual Meeting. Conference Record of the. IEEE, 2002, 2: 789-794.

[22] 李晶, 窦伟, 徐正国, 等. 光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究[J]. 太阳能学报, 2007, 28(3): 268-273.

[23] 钟杰. 光伏并网逆变器MPPT及双闭环控制技术研究[D].西南交通大学,2013.

[24] 陆磊磊. 三相光伏并网型逆变器的设计研究[D].哈尔滨工程大学,2012.

[25] 张彦, 赵义术, 余蜜,等. 光伏并网逆变器电流控制技术研究[J]. 电力电子技术, 2009, 43(5):29-31.

 

二、毕业设计（论文）工作实施计划 wwW.EEELw.com

（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果

理论分析：

    本课题的设计思路是由整体到局部逐步细化的方式来完成设计，首先确定出总体的设计方案，完成系统拓扑结构图的绘制。然后设计出光伏并网逆变器的主电路部分，其主电路部分主要由太阳能电池板，逆变电路，滤波电路所组成。接着设计出逆变器控制电路，光伏并网逆变器有两个控制电路，分别是太阳能电池的最大功率点跟踪控制电路和逆变器控制电路。最后，根据光伏并网发电系统的组成结构，在MATLAB中搭建各个部分仿真模块，进行仿真验证。