应用于光伏发电系统的T型三电平逆变器设计

发布时间：2017-08-21 15:25

  本文关键词：应用于光伏发电系统的T型三电平逆变器设计

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【摘要】：随着经济发展,能源危机和环境污染问题日益严重,新能源的有效利用越来越受到人们重视。在新能源的开发中,交直流混合微电网技术是重要发展方向。其中,交流/直流变换器作为交流母线和直流母线的传输媒介,其拓扑结构和控制技术有待研究。由于传统NPC三电平拓扑具有器件过多、损耗分布不均等缺点,因此选用T型三电平拓扑作为本文的研究对象。本文的主要工作内容依托于实际工程实践,根据工程标准要求进行系统的设计和实验工作,侧重于设计的合理性和功能实现。本文首先分析了三相T型三电平逆变器的工作原理,并推导了其数学模型,并且通过去除产生大共模电压的开关矢量,得到一种低共模电压的SVPWM调制算法。同时详细介绍系统所采用双闭环控制方式、MPPT以及防孤岛保护的原理。以50k W的三相三电平光伏并网逆变器相关参数为目标,设计系统的功率电路,包括主开关器件、直流母线支撑电容以及交流侧LC滤波器的选型;设计系统的驱动控制电路,包括采样条路电路、保护电路等。通过搭建的一台实验样机平台,进行三相逆变器并网的动态和稳态实验,得出了相关实验结果,包括并网稳态和动态波形、效率等。最后,进行了变换器并网运行的电性能和电保护的相关实验,给出了稳态和故障状态下的运行波形。通过验证理论、仿真结果以及实验结果表明设计的光伏并网逆变器能够稳定运行。
【关键词】：光伏发电 T型三电平 共模电压 MPPT 防孤岛保护
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 光伏并网逆变器10-14
• 1.2.1 光伏并网逆变器类型简介10-12
• 1.2.2 三相多电平逆变器12-13
• 1.2.3 三相T型三电平逆变器13-14
• 1.3 三电平调制策略14-15
• 1.4 课题主要内容15-16
• 第二章 三相T型三电平逆变器的调制16-37
• 2.1 逆变器的拓扑结构16-18
• 2.2 逆变器的调制策略18-22
• 2.3 逆变器的控制策略22-33
• 2.3.1 双闭环控制系统设计22-28
• 2.3.2 电网电压不平衡控制28-30
• 2.3.3 最大功率点跟踪控制30-31
• 2.3.4 锁相控制31-33
• 2.4 三相T型三电平逆变器的保护33-36
• 2.4.1 过压和欠压保护要求33-34
• 2.4.2 过频和欠频保护要求34
• 2.4.3 防孤岛保护设计34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 逆变器样机的设计37-49
• 3.1 样机总体结构37-39
• 3.2 功率电路设计39-42
• 3.2.1 主开关管39-40
• 3.2.2 直流母线电容40-41
• 3.2.3 交流输出滤波器41-42
• 3.3 驱动核以及外围电路设计42-44
• 3.4 控制电路与采样电路设计44-48
• 3.4.1 电压电流信号采样调理电路45-47
• 3.4.2 过零点检测电路47
• 3.4.3 保护电路47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 逆变器样机的实验49-59
• 4.1 仿真结果分析49-50
• 4.2 实验结果与分析50-58
• 4.2.1 电性能测试50-51
• 4.2.2 软启动实验51-52
• 4.2.3 稳态实验52-53
• 4.2.4 动态实验53
• 4.2.5 MPPT效率测试53-54
• 4.2.6 电流谐波测试54-55
• 4.2.7 直流分量测试55
• 4.2.8 功率因数测试55-58
• 4.3 样机平台照片58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-60
• 参考文献60-62
• 致谢62-63
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录63-64
• 附录B 攻读学位期间所参加的科研项目目录64

【参考文献】

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本文编号：713657