本文關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)Z源逆變器控制策略的研究

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【摘要】：隨著環(huán)境問(wèn)題日益凸顯以及化石能源消耗殆盡,清潔能源的使用受到越來(lái)越多的重視。光伏發(fā)電作為清潔能源的代表在近些年得到了迅猛發(fā)展,隨之帶動(dòng)的并網(wǎng)逆變器的研究也進(jìn)入了高速發(fā)展期,Z源逆變器作為一種新的逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)受到了廣泛重視。首先,文章介紹了國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀。分析了傳統(tǒng)電壓源、電流源型逆變器的工作原理和局限性,在此基礎(chǔ)上對(duì)Z源逆變器的工作原理和工作過(guò)程進(jìn)行了研究。與傳統(tǒng)逆變相比,Z源逆變器解決了傳統(tǒng)逆變器只能為降壓型或升壓型逆變器的問(wèn)題,Z源逆變器通過(guò)調(diào)節(jié)直通占空比d和調(diào)制比m就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)抬升電壓、降低電壓的功能。同時(shí),由于引入Z源網(wǎng)絡(luò),逆變器可以實(shí)現(xiàn)上下開(kāi)關(guān)管直通,無(wú)需引入死區(qū)時(shí)間,增加了電路的可靠性。在對(duì)Z源逆變器的工作原理和工作過(guò)程進(jìn)行了深入研究之后,明確了各變量在直通狀態(tài)與非直通狀態(tài)的數(shù)量關(guān)系。通過(guò)對(duì)恒定直通調(diào)制、最大化直通調(diào)制、改進(jìn)型恒開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制三種調(diào)制策略的對(duì)比分析,在逆變效果相同的情況下,改進(jìn)型恒開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制能顯著降低開(kāi)關(guān)管的工作頻率。其次,通過(guò)狀態(tài)空間平均法和小信號(hào)擾動(dòng)法對(duì)Z源逆變器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。在對(duì)Z源網(wǎng)絡(luò)和并網(wǎng)逆變側(cè)網(wǎng)絡(luò)分別建模的基礎(chǔ)上,將兩個(gè)數(shù)學(xué)模型耦合得到并網(wǎng)逆變器整體模型。在模型基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),得到控制系統(tǒng)分為并網(wǎng)電流環(huán)、Z源電容電壓環(huán)和光伏陣列輸出電壓環(huán)三個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu),并分別對(duì)各個(gè)閉環(huán)的PI參數(shù)進(jìn)行了整定,通過(guò)階躍擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了PI參數(shù)的正確性。同時(shí),對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了Simulink模型搭建,分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)的特性,對(duì)擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法兩種MPPT控制方法進(jìn)行了分析。通過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證了控制方法的有效性。最后,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了樣機(jī)設(shè)計(jì),包括對(duì)Z源電容、電感的設(shè)計(jì)選型,直流輸入二極管和開(kāi)關(guān)管的設(shè)計(jì)選型,設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路、過(guò)零捕獲電路等輔助電路。通過(guò)Altium Designer軟件繪制了Z源逆變器的原理圖和PCB電路板。通過(guò)CCS3.3平臺(tái)進(jìn)行了基于控制器DSP2812程序的編寫。最終通過(guò)MTALAB仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)得到了與理論計(jì)算值完全符合的仿真波形和實(shí)驗(yàn)波形,從而驗(yàn)證了控制方法、調(diào)制策略以及參數(shù)設(shè)計(jì)的正確性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM464;TM615

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本文編號(hào)：1254211