【摘要】：級聯(lián)多電平逆變器輸出電壓波形為正弦式階梯波,含有的諧波量很低,降低了對電壓濾波的要求,這大大減小了所應(yīng)用系統(tǒng)的體積,而且其本身具有很強的抗干擾能力,因此其在光伏發(fā)電的領(lǐng)域有著不可估量的發(fā)展前景。本論文對基于混合級聯(lián)七電平逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進行研究,重點研究了逆變器的調(diào)制方法,分析了基于載波水平移相和載波垂直移相調(diào)制技術(shù),并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了變載波頻率調(diào)制方法,仿真驗證了變載波頻率調(diào)制方法在混合級聯(lián)七電平逆變器上應(yīng)用的可行性。首先,本文對光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及存在的實際問題進行闡述,并分析了多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),重點研究了單相級聯(lián)和混合級聯(lián)七電平逆變器,比較了二者的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),輸出電壓特性,最終選定單相混合級聯(lián)七電平逆變器作為本文的研究對象。其次,針對混合級聯(lián)七電平并網(wǎng)逆變器,其主要調(diào)制方法包括階梯波EPWM調(diào)制法和多載波SPWM調(diào)制法。本文針對這兩種不同方法的實現(xiàn)過程及在系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)缺點進行分析。并提出三角載波頻率可變的,且相鄰載波相位相反的變載波頻率調(diào)制策略,仿真驗證了該調(diào)制方法可實現(xiàn)七電平輸出電壓,并避免逆變器功率倒送現(xiàn)象的發(fā)生。再次,本文分析了基于混合級聯(lián)七電平逆變器的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)控制策略。對光伏電池的輸出特性、獨立MPPT控制進行仿真,并重點分析了電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的控制策略。在采用控制器上,比較電流內(nèi)環(huán)采用PI或準(zhǔn)PR控制器對電網(wǎng)系統(tǒng)性能影響并利用Matlab仿真驗證。最后,對上述光伏系統(tǒng)的設(shè)計方案進行了闡述,硬件設(shè)計主要包含采樣電路設(shè)計、PWM脈沖設(shè)計、鎖相設(shè)計。軟件設(shè)計主要包括主程序與中斷程序。
[Abstract]:The output voltage waveform of cascaded multilevel inverter is sine ladder wave, which contains very low harmonic wave and reduces the requirement of voltage filtering, which greatly reduces the volume of the applied system and has strong anti-interference capability. Therefore, it has an inestimable development prospect in the field of photovoltaic power generation. In this paper, the photovoltaic grid-connected system based on hybrid cascade seven-level inverter is studied, the modulation method of the inverter is mainly studied, and the technology of carrier horizontal phase shift and carrier vertical phase shift modulation are analyzed. On the basis of this, the variable carrier frequency modulation method is designed, and the feasibility of the variable carrier frequency modulation method in hybrid cascade seven-level inverter is verified by simulation. Firstly, the topology and practical problems of photovoltaic grid-connected inverter are described. The topology of multi-level inverter is analyzed, and the single-phase cascade seven-level inverter and hybrid cascade seven-level inverter are mainly studied. After comparing their topology and output voltage characteristics, the single-phase hybrid cascade seven-level inverter is selected as the research object of this paper. Secondly, for hybrid cascade seven-level grid-connected inverter, the main modulation methods include step-wave EPWM modulation and multicarrier SPWM modulation. This paper analyzes the implementation process of these two different methods and the advantages and disadvantages of their application in the system. A variable carrier frequency modulation strategy with variable trigonometric carrier frequency and opposite adjacent carrier phase is proposed. The simulation results show that this modulation method can achieve seven-level output voltage and avoid the occurrence of inverter power reversal. Thirdly, the control strategy of grid-connected photovoltaic system based on hybrid cascade seven-level inverter is analyzed. The output characteristics of photovoltaic cells and independent MPPT control are simulated, and the control strategies of current inner loop and voltage outer loop are analyzed. On the controller, the influence of PI or quasi-PR controller on the performance of power system is compared and verified by Matlab simulation. Finally, the design scheme of the above photovoltaic system is described. The hardware design mainly includes sampling circuit design, PWM pulse design and phase locked design. Software design mainly includes main program and interrupt program.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464;TM615

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本文編號：2445819