单相光伏并网逆变器研究

作     者：谢然然 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗耀华;张学忍

授予年度：2016年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：光伏发电 单相逆变器 MPPT 准PR调节器 LCL 

摘      要：随着不可再生能源的减少和环境污染的问题,各国都在对能源结构进行改变。太阳能产业也在迅速发展,有望成为未来能源的主要来源。光伏逆变器是光伏产业的重要一环,设计出稳定、高效、可靠的光伏逆变器,对于推动光伏产业的发展有着重要作用。光伏并网逆变器最初的工频隔离逆变器由于体积质量大,在逐渐的被新型逆变器替代。本文研究的光伏并网逆变器是两级型单相光伏并网逆变器,两级型光伏并网逆变器主电路简单,效率高,控制策略设计也比较容易,可靠性与稳定性都比较高。两级型光伏并网逆变器的前级选择Boost变换器进行升压,然后使用电容进行稳压。后级选用全桥逆变器进行逆变,通过LCL滤波器对并网电流进行滤波。通过对LCL滤波器和L滤波器的比较,得出LCL的滤波效果更好。但是LCL有谐振问题,本文使用了有源阻尼法和无源阻尼法进行抑制谐振,通过对比,选用了有源阻尼法抑制谐振。在控制策略上,使用Boost变换器进行MPPT控制,逆变器控制选用母线电压外环,并网电流内环的控制策略。外环选用了传统的PI调节器,内环选用准PR调节器对并网瞬时电流进行控制。由于本文设计逆变器没有隔离,本文对共模电流问题进行了探究,选用了双极型SPWM进行抑制共模电流。对于光伏并网逆变器,需要设计一种主动或被动的策略进行孤岛效应的检测,本文选用了主动频移策略作为反孤岛策略。另外可以使用准PR调节器进行谐波抑制,准PR调节器可以提取3次、5次等谐波,然后将其加入控制器,进行抑制谐波。本文将设计的光伏逆变器通过MATLAB进行了仿真,验证了设计的有效性。然后设计了控制电路和软件,对后级逆变电路进行了实验,验证了准PR调节器对正弦交流量的无差调节。