【自动化】5kw太阳能并网逆变器研究与设计

,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,答辩学生：金莉指导老师：曹雪莲、刘邦银 2012年5月,学士学位论文答辩,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略研究,致谢,1,2,3,4,5,目录,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,太阳能可再生能源,储量“无限性”,开发利用清洁性,存储普遍性,优势,并网逆变器研究方向,主电路拓扑,电流跟踪控制,控制策略,现状,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,经济性,功能：低压不稳定直流电能高压稳定交流电能,太阳能并网逆变器系统结构,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,推挽式逆变电路,主电路拓扑分析,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,优点：电压利用率高缺点：开关管承受电压应力大，需很高的耐压,适用低压场合,半桥式逆变电路,主电路拓扑分析,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,优点：输出功率大、效率高、纹波小缺点：开关管可能直通；直流偏压，电压波形失真,适用直流母线电压较高场合,全桥式逆变电路,主电路拓扑分析,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,优点：电压利用率高、耐压高缺点：开关管可能直通、导通损耗大、成本大,适用于电压高、输出功率大的场合,本质分析：三种电路均是将输入直流电能通过合理的开关管导通次序逆变为交流电能变压器升压、隔离滤波得到高压交流,全桥式拓扑,主电路工作原理,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,工作模式一,主电路工作原理,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,T1、T4导通T2、T3关断,工作模式二,主电路工作原理,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,T4、D3导通T1、T2、T3关断,工作模式三,主电路工作原理,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,T2、T3导通T1、T4关断,工作模式四,主电路工作原理,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,T2、D1导通T1、T3、T4关断,逆变主电路,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,电压型全桥逆变单极性SPWM调制，T1、T3超前桥臂，T2、T4滞后桥臂,滤波电路,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,驱动电路,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,信号采样电路,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,电流采样电路,信号采样电路,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,电压采样电路,信号采样电路,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,相位采样电路,信号采样电路,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,相位采样电路,并网控制目标,并网控制策略研究,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,间接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,a)纯电感特性运行 b)单位功率因数逆变运行 c)纯电容特性运行,稳态时,不变,不变,通过控制并网逆变器交流侧电压矢量间接控制输出电流矢量,间接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,1）控制方法简单，不需要电流检测2）对系统参数变化敏感3）系统没有电流反馈控制-输出电流难以达到预期目标,直接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,基于滞环的电流控制,电流偏差保持在滞环宽度以内时，系统处于稳定跟踪状态，逆变器输出保持不变 电流偏差大于指定的环宽时驱动信号改变逆变器的输出电流增大或减小并网电流重回到滞环,直接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,基于滞环的电流控制,模型1,直接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,基于滞环的电流控制,模型2,基于滞环的电流控制,L=0.79mH,L=15mH,L=40mH,直接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,基于SPWM的电流控制,（1）控制算法简单、易于实现 （2）开关频率固定，网侧滤波电感设计容易（3）并网电流闭环控制，系统鲁棒性好,直接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,基于SPWM的电流控制,模型1,直接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,基于SPWM的电流控制,模型2,基于SPWM的电流控制,不同电感值时的并网电流波形图,直接电流控制,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,经过仿真分析：不管是基于滞环的电流控制还是基于SPWM的电流控制，其输出电流波形不仅与给定的参考电流有关，而且与滤波电感L的值有关。,L越小，谐波成分越高L越大，畸变率越高 L选择需适中,电流跟踪控制方案,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,电网电压前馈控制-使电网电压对输出电流的影响为零,电流跟踪控制方案,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,电网电压前馈控制-使电网电压对输出电流的影响为零,由于采用了电网电压前馈补偿控制，补偿了电网电压对输出电流的影响，所以电流环的控制可以简化为不含电网电压扰动的环节,电流跟踪控制方案,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并网逆变器的研究与设计,电流环P控制,反馈系数不同时的波形,电流跟踪控制方案,绪论,总体方案设计,硬件电路设计,控制策略的研究,致谢,5kW太阳能并