摘要
由于当今社会能源和环境问题的日益突出，太阳能能源作为可再生能源得到了广泛的研究和应用。近些年来，光伏并网发电系统的研究越来越多地受到国家和社会的重视，光伏并网逆变器是光伏并网发电系统的核心组成部分，本文主要研究光伏电压型并网PWM逆变器的并网控制，光伏并网系统具有输出电流正弦化、功率因数可调等功能。
首先，本文对三相电压型并网PWM逆变器主电路拓扑结构、工作原理进行了详细分析, 结合实际系统参数设计通过simulink仿真软件对并网控制方法进行仿真验证，建立三相电压型并网PWM逆变器在静止、旋转坐标系下的数学模型，为系统的并网控制策略设计奠定了基在此基础上建础。
其次，分析了三相SPWM 技术应用于逆变器调制的优缺点，建立三相逆变器模型, 设计了 10kW的三相电压型并网PWM逆变器。
关键词：并网逆变器；三相；simulink仿真；SPWM
Abstract
Due to problem of energy and environment becoming looming large, the research and application of the solar,one kind of renewable energy, has arousedwidespread concern.In recent years, photovoltaic grid-connected power system research received more and more attention by the state and society.Photovoltaic grid-connected inverter is the core component of grid-connected photovoltaic systems. This paper mainly studies grid-connected control of photovoltaic grid voltage source PWM inverter.Photovoltaic grid-connected system is featured by sinusoidal current output, and the function of adjust power factor.
The first of all，This paper makes a detailed analysis on the topology structure of Three-phase grid voltage type PWM inverter's main circuit and working https://www.doczj.com/doc/8d6405969.html,bined with the actual system parameters, grid-connected control method is stimulation verified by simulink simulation software,mathematical models of invert under both the static and rotating coordinate system are established which lay the foundation for design of grid-connected control.
The second，advantages and disadvantages from the technology that three-phase SPWM is applied in the inverter modulation are analyzed. Three-phase inverter model is established and simulation.And designed a10kW three-phase voltage source PWMinverter.
Key words:grid-connectedinverter; three-phase; Simulink simulation; SPWM
目录
1 绪论 (1)
1.1课题研究背景与意义 (1)
1.2国内外研究状况 (1)
1.3课题研究方法 (2)
2 三相光伏并网逆变器的工作原理及控制策略分析 (3)
2.1三相光伏并网逆变器的工作原理 (4)
2.1.1三相光伏并网逆变器主电路拓扑结构的设计 (5)
2.1.2逆变器显示及设置功能的设计 (5)
2.2三相光伏并网逆变器的控制策略分析 (6)
2.2.1三相光伏并网逆变器的并网原理 (6)
2.3本章小结 (7)
3SVPWM算法及系统Matlab仿真 (7)
3.1SVPWM算法的原理及数学理论推导 (8)
3.1.1PWM的定义，发展过程 (8)
3.1.2SVPWM的调制原理 (9)
3.2三相光伏并网逆变器的SVPWM算法分析 (10)
3.2.1三相光伏并网逆变器等效电路分析 (11)
3.2.2三相光伏并网逆变器的扇区划分依据 (12)
3.3 三相光伏并网逆变系统的Matlab仿真 (13)
3.3.1 三相光伏并网逆变系统的Simulink建模 (14)
3.3.2三相光伏逆变系统的波形仿真 (14)
4 三相光伏并网逆变系统的软件实现……………………………………………
1绪论
1.1 课题研究背景与意义
社会文明不断发展的基础是能源,充足的能源供应为实施可持续发展提供了物质保障。现阶段,可利用的能源主要以煤炭、石油、天然气等化石能源为主。但相对来说，资源还是相对匮乏的，对人类未来能源可持续供应来说,我们必须进入节约能源和利用新能源的时代，电能是目前人类应用最广泛的二次能源,迄今为止，我们可以通过各种手段将其它形式的能量转换为电能，例如：核能发电、风力发电、生物质能发电等。本文是讲述以太阳能光伏发电的形式。三相PWM 并网逆变器以电网电压同步信号为逆变器输出电流的跟踪信号，使输出电流快速跟踪电网电压，通过对网侧电流的闭环跟随控制，实现以单位功率因数向电网馈送电能。与传统能源及其他分布式能源发电技术相比,光伏发电具有其独特优势：（1）发电原理具有先进性和创新性,并随着各国对光伏产业的大力扶持,光伏发电技术将日趋完善；
（2）太阳能取得简单,可就近供电；
（3）太阳能发电不用耗费燃料,运行成本很低，且太阳能是可再生能源发电,无废弃物产生,对环境无不良影响。
太阳能是一种取之不尽，用之不竭的资源，每年照射到地球表面的太阳能相当于 173 万亿吨标准煤，相当于全世界所消耗的能量总和的 2 万倍。我国是世界上太阳能资源非常丰富的国家之一，理论储量达 17000 亿吨标准煤。在我国，西藏西部地区太阳能资源最丰富，日辐射量达 6.4kW.h/㎡，居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。光伏利用主要是以光伏发电的形式利用,光伏发电输出的能量形式是电能,因此对于光伏利用的明显的优点是远距离传输,通用性并且可存储。因此,基于上述的光伏利用的特点,在最近几十年,光伏并网发电技术得到迅猛发展。
1.2 国内外研究状况
能源资源紧缺和环境污染严重,世界各国加强了对可再生能源的开发利用及其开发技术的研究，全球光伏发电量一直保持着高速增长的趋势,尤其九十年代后期光伏电池行业更是出现供不应求的局面,光伏产业得到迅猛发展。在1973年,美国推出了所谓的光伏发电发展计划,并且明确各个时期发展计划和战略性目标。从此以后,德国、英国等多数发达国家,也制定了相似光伏发展计划,并投入大量的技术研发资金来推动工业化进程。国外诸多公司在利用光伏并网逆变技术中表现出色。比如美国的Power-One、德国的 SMA、西门子和 KACO,瑞士的Sputnik Engineering等。各公司在系统拓扑结构及功率变换器控制等方面都处于世界领先水平。国外公司的先进技术不断推动着光伏发电技术向规模化和产业化发展。
中国是能源生产大国,同时也是能源消费大国,主要以煤资源为主要能源。为了实现可持续发展和提高能源总体利用率,提出了调整能源利用的结构和加快可再生能源利用开发和研究战略性计划。通过几十年的发展,国内的光伏事业已初具规模,但同国外发达国家相比差距还比较大,国内企业无论技术水平还是市场份额方面，跟一流的光伏逆变厂商存在巨大的差距。但是，不少国内企业已经在逆变器行业已经研究多年，已经具备一定的规模和竞争力，虽然在逆变器技术质量、规模上与国外企业仍然具有较大差距，但未来光伏逆变器市场的巨大发展空间和发展潜力给国内外光伏逆变器企业带来了新的历史机遇。目前国内已有大批光伏发电工程建成并投入运行，着眼于未来,我国光伏产业的发展前景会更为广阔。
1.3课题研究方法
(1)分析三相逆变器的拓扑结构并建立数学模型。
本文对三相PWM逆变器的拓扑结构进行了对比分析,并在此基础上建立了三相PWM逆变器分别在三相静止坐标系,两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,为并网系统控制的设计奠定了基础。
(2)三相PWM逆变器的控制系统设计…
(3)三相并网逆变系统软件设计…
(4)三相并网逆变系统硬件电路的设计…
2三相光伏并网逆变器的工作原理及控制策略分析
2.1 三相光伏并网逆变器的工作原理
光伏逆变器最主要的功能即完成 DC 到 AC 的转变除此功能之外，还应该设有显示及设置、通信、系统保护、存储等功能，其工作原理框图如图2-1所示。逆变器在工作过程中通过采集8路模拟输入信号，经过DSP数据运算处理后，发出PWM波形控制信号，控制功率主电路开关器件，经过滤波后，产生跟电网同频同相的电流，并入电网。在设备运行过程中，需要实时地显示逆变器的运行参数和运行状态，还可以通过逆变器上的按键，对逆变器本身的参数进行设置。同时，通过计算机跟逆变器之间组成上位机和下位机，实现上位机对下位机的实时监控。针对以上工作原理，本小节具体设计了三相光伏并网逆变器的主电路拓扑结构、LCD显示及设置以及上位机通信等模块。
图2-1 三相光伏并网逆变器的工作原理框图
2.1.1三相光伏并网逆变器主电路拓扑结构的设计
在单相并网技术中，前级BOOST升压电路+全桥(或半桥)开关电路+LC滤波电路的方式，较为常用(如图2-2所示)。在三相并网逆变器的主电路设计中，有多种结构可供选择，目前电压型三相PWM波形并网逆变器是一种比较成熟的主电路拓扑[13-14]。
图2-2 电压型单相光伏并网逆变器电路拓扑结构
a. 电压型三相PWM波形并网逆变器
电压型三相并网逆变器的主电路拓扑结构如图2-3所示，该电路采用三相桥式结构，通过对IGBT或MOSFET等功率开关施加一个驱动信号，使交流侧输出三个幅值、频率相等，相位相差120度的正弦波波形信号，经过LC滤波电路后并入电网。该电路具有电路拓扑结构简单，易于控制，功率开关电压应力低等优点，可以采用谐振支路、谐振缓冲等逆变技术来是实现功率器件的软开关。
图2-3电压型三相PWM波形并网逆变器
滤波电路的选择上，可以选L型滤波、LC型滤波、LCL型滤波等不同的结构。在图2-4中，上边波形表示电压信号，下边波形表示电流信号。在100A电流经过L型滤波器和LC型滤波器可以看出，经过LC滤波器后，谐波分量明显好于L 型滤波器。随着电流增大到600A时，此时发现LC滤波效果仍是明显好于L型滤波器。虽然LCL滤波器的滤波效果是最好的，但是在三相逆变器并网控制系统中，如果使用LCL滤波器后，容易引起系统的谐振，在谐振频率处会产生一个很大的谐振尖峰，所以在滤波器的选择上，最终选择LC组成的二阶低通滤波器。
图2-4 L型与LC型滤波器波形比较
b. 电流型三相PWM波形并网逆变器
电流型三相PWM并网逆变器拓扑结构如图2-5所示，电池板直流侧接电感，使电流近似为平滑的直流;交流侧由L, C组成二阶低通滤波器，以滤除交流侧电流中的开关谐波;开关器件由可控器件(IGBT, MOSFET等)与二极管串联组成，利用二极管反向截止，正向导通的特性。并网逆变器交流侧等效为受控电流源，直流侧等效为受控电压源，交流侧电流与调制波信号成正比。
图2-5电流型三相PWM并网逆变器拓扑结构
虽然电流型PWM逆变器可工作在直流电压低于电网电压峰值的场合，且能够实现直流电压宽范围调节，但电压型PWM逆变器技术更加成熟，其良好的双向并网逆变能力更适用于光伏并网系统中「is}
综上所述，电压型三相PWM逆变器技术相比较更加成熟，逆变后的滤波电路一般采用LC组成的低通二阶滤波器的设计，图2-3为该系统最终采用的主电路拓扑结构。
2.1.2逆变器显示及设置功能的设计
为了使人们更好的了解逆变器的工作情况，逆变器需要实时显示一些运行参数和运行状态，包括:电池板电压、电池板电流、电网电压、电网电流、输出功率及电网频率等参数，逆变器开机、关机、并网、运行或出错等运行状态。通过逆变器的显示装置，可以更好的对设备进行监控，对设备运行过程中出现的问题进行分析，以此不断的完善逆变器的功能和设计。除此以外，逆变器还需要设置一些本设备信息，包括:本机1D号、电表地址、网络地址、时间设置、错误信息记录等。本机1D是为了让多台逆变器之间相互区分，电表地址则是为了让每
台逆变器能顺利读取电能表的总电量，网络地址和时间设置是满足逆变器跟上位机通信和系统功能设计的需要。为了更好的实现人机交互，制作优美的人机界面和按键设置功能成为了逆变器显示及设置功能的关键。考虑到光伏逆变器显示的参数一般不超过32个汉字，选用FYD 12864液晶芯片作为显示器，制作了一种光伏逆变器的显示及设置模块，如图2-6所示，从成本和性价比方面考虑，该模块具有较大优势。此外也可以选用触摸屏显示器设计，但此芯片成本偏高。在该显示模块的设计中，利用DSP的SPI接口跟液晶芯片连接，选择3个GPIO口制作了键盘，使整个显示界面简约、操作简便。
图2-6 逆变器显示及设置实物图
设计逆变器显示及设置模块功能时，需要存储一些设备信息，并要求设备掉电后信息不丢失(逆变模块的错误信息记录、本机器的id号等)。逆变器错误信息记录保存着该逆变模块在一段时间内所出现的工作问题点，便于对该模块进行分析和维护，机器记号则是每台机器的身份认证，便于上位机对其控制和操作。
逆变器在每次启动后，系统的一些重要信息便从存储芯片中被读出，同时要求可在线写入，不像一次性固化ROM那样，只允许读写一次，又不像RAM那样，虽然可以多次擦写，但是掉电后数据消失。一般选用铁电存储器作为片外扩展存储器，用来保存一些设备固定信息，该器件相对EEPROM或其他非易失性存储器，具有结构简单，系统可靠性高等诸多优点。在逆变器时间设置功能中，通过DSP 的SPI总线外接一个口历时钟，来实现实时显示功能，并且，可以通过时间设置功能对该口历时钟芯片进行初始化设置。
2.2 三相光伏并网逆变器的控制策略分析
三相光伏并网逆变器在控制过程中，首先应该满足光伏并网原理，其次考虑空间矢量脉宽调制((SVPWM)、最大功率跟踪(MPPT)、孤岛检测等具体算法。本小节将介绍光伏并网原理、MPPT算法、孤岛检测算法，另外SVPWM算法将在第三章中作详细介绍。
2.2.1 三相光伏并网逆变器的并网原理
根据图2-3所示的主电路拓扑结构，并网输出端电路等效为图2-7所示。
图2-7 三相并网逆变器并网输出端等效电路图
在并网逆变器的设计中，通过输出PWM波形的电压信号，跟电网电压波形信号之间相差一定的角度差，使之满足如图2-8所示的矢量关系，从而实现电压跟电流的同频同相并网。
图2-8 并网矢量关系图
在图2-10中，U,,、信号为通过IGBT等开关器件发出的电压矢量，U}Y,、表示电网电压矢量，U:表示滤波电感的电压矢量。在一个控制周期内，U}Y,、通过采样取得，可以看成是己知值，U:根据当前流过电感的电流即并网电流乘以jr}L求得，故此也是己知值，为了使并网电流跟电网电压同频同相，则UL , U},.,、必须满足垂直关系，此时U,,、值也就变成了可求量。
在该三相光伏并网逆变器的控制算法中，通过SVPWM算法中的坐标变换将U,}、分解成U、和U。两个量来分别控制。设电网相电压为UG, Ub,认，相电流为IG , Ib ,人，经过坐标变换后，变化为:竹·气·l} . L。四个量，其满足如下关系:
在式2-1中，PI(}ef - var- input- var)函数中，I ref和0为参考变量，L、和L。为输入变量。通过使用PI控制器，来达到调节控制UP、输出的目的。
2.3 本章小结
本章首先讨论了三相光伏并网逆变器的整机功能，针对不同的功能设计了不同的模块来实现。在DC到AC的逆变功能设计中，比较了电压型三相全桥、电
流型三相全桥、电压型三相半桥PWM波形并网逆变器主电路，最终确定电压型三相全桥作为该系统的主电路拓扑结构。在逆变器显示及设置、通信等功能中，根据逆变器的自身要求，设计了一款显示良好、通信稳定的人机交互界面。分析了该逆变器拓扑结构下的光伏并网原理，对并网控制过程中的MPPT算法、孤岛检测算法做了详细地叙述，确定了适于该逆变器系统的并网控制算法。
3 SVPWM算法及系统Matlab仿真
本章将介绍三相光伏并网逆变器并网控制过程中的SVPWM算法。首先介绍PWM脉宽调制技术的发展、SVPWM调制的原理以及SVPWM算法产生的数学理论依据;分析该三相光伏并网逆变器的等效电路，以及SVPWM算法中的扇区划分、矢量作用时间、开关矢量的占空比等具体算法;最后，通过Matlab/Simulink仿真工具，对三相光伏并网逆变器系统进行了仿真。
3.1 SVPWM算法的原理及数学理论推导
3.1.1 PWM的定义、发展过程
PWM脉宽调制技术(Pulse Width Modulation，是用一种参考波(通常是正弦波，有时为梯形波或方波)为调制波，以N倍于调制波频率的三角波为载波进行波形比较，在调制波大于载波的部分产生一组幅值相等，宽度正比于调制波的矩形脉冲序列用来等效调制波，用开关量取代模拟量，通过对电子开关器件的通/断控制，实现对输出波形的调制。当调制波为正弦波时，输出矩形脉冲序列的脉冲宽度按正弦规律变化，该调制技术又称为正弦脉宽调制技术(SPWM ) o PWM技术的发展是一个逐渐完善的过程。1963年，F.G.Turnbull提出了消除特定谐波发;1964年，A.Schnoung和H.Stemmler把通信系统中的调制技术应用于交流传动逆变器中，产生了SPWM技术;英国Bristol大学的S.R.Bowes对该技术进行了推广和应用，使SPWM技术成为了广泛关注的焦点;1983年，J.Holtz 等人又提出了SVPWM技术，该技术从用于异步发电机的角度出发，采用以电动机磁链圆形轨迹为目的的控制方法，因而使用起来更加方便;1977-1986年，
G.S.Buja,F.C.Zack和K.Taniguchi等人提出了电流谐波小、效率高、转矩脉动小的PWM方法;1980年，A.B.Plunkett提出了电流滞环比较PWM技术，以及在该技术基础上发展起来的全数字化无差拍PWM技术;除此之外，1993-1994年
A.M.Trzgnadlowshy, V.G.Agelidis等人提出了随即PWM技术[Zs}
随着逆变器的广泛应用，以及电力电子技术的飞速发展，PWM技术己经成
为逆变技术的核心。尤其是近几年，微处理器的应用和数字化控制的飞速发展，更加促进了PWM技术的发展。
3.1.2 SVPWM的调制原理
间矢量脉宽调制可以等效为三个角度互相差1200的正弦波电压信号，跟载波三角波相比较，与正弦脉宽调制相比，略有所不同。正弦脉宽调制是用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使输出脉冲电压的面积与希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等[9} o SPWM 的调制原理如图3-1所示:
图3-1正弦波脉宽调制原理
J Shanghai Univ(Engl Ed),2008,12(6):560–564 Digital Object Identi?er(DOI):10.1007/s11741-008-0617-1 The improved PAC method for a three-phase PWM grid-connected inverter LI Jie( ),MA Yi-wei( ),CHEN Guo-cheng( ),WANG De-li( ), YU Jun-jie( ) Shanghai Key Laboratory of Power Station Automation Technology,Shanghai University,Shanghai200072,P.R.China Abstract In this paper,a vector regulating principle of the phase and amplitude control PAC method for three-phase grid-connected inverters is presented.To solve the problem of heavy inrush current and slow dynamic response when system starts up,the starting voltage prediction control and the current feed-forward control are proposed and used,which improve the dynamic performance of the system in the PAC.The experimental results carried out on a three-phase grid-connected inverter proved the validity of the proposed method. Keywords three-phase pulse width modulation(PWM)grid-connected inverter,phase and amplitude control(PAC),starting voltage prediction control,current feed-forward control Introduction Three-phase pulse width modulation(PWM)grid- connected inverters can realize feeding electric energy to grid with unity power factor without harmonious pollution.Therefore,it can be applied to many situa- tions,such as solar photovoltaic generation,wind power generation and the energy-regeneration application[1?2]. The current control methods of three-phase PWM grid- connected inverters can be divided into two sorts,the direct current control and the indirect current control. The direct current control includes the hysteresis cur-rent control,the space-vector control,etc.[3?4]These methods can obtain faster current response,but the con- trol structure and algorithm are comparatively complex. The indirect current control is also called the phase and amplitude control(PAC).It has advantages that the control is simple without current feedback and its cost is low[5?6].However,comparing with the direct current control,its current dynamic response is not very fast. Recent research about PAC mainly involved in improv-ing the dynamic performance of the system in operation and design of system parameters[2,7].None of them re-fer to improving startup the dynamic performance of the system.However,in some situations(such as eleva-tors and port machines),grid-connected inverters have to start and stop frequently.The dynamic performance of the system in startup makes an important impact on the quality of electric power fed into grid. In this paper,based on the research concerned[7?8], a15kW three-phase PWM grid-connected inverter us-ing PAC is designed.Moreover,to solve the problem of heavy inrush current and slow dynamic response when system starts up,the starting voltage prediction control and the current feed-forward control are presented.The experimental results proved the validity of the proposed methods. 1Structure of main circuit and operat-ing principle 1.1Structure of main circuit The main circuit structure of a three-phase PWM grid-connected inverter consists of a bridge recti?er made up of six IGBTs with anti-parallel diodes,DC link capacitance and series inductances. As shown in Fig.1,The AC output ports of the sys- tem are directly connected to the gird,while the DC in-put ports are connected to E G(E G is a renewable power supply)in series with an isolation diodes V D which en- sure the energy can only?ow into the grid.Before the system runs,all the IGBTs(V1～V6)are blocked.En-ergy can’t be fed into the grid and the supply-side cur- rent is zero.After the system runs,the DC link voltage is held on the set voltage by controller and all the IGBTs are switched on or o?by the given PWM rule.Then en-ergy is fed into the grid. Received Nov.21,2007;Revised Apr.15,2008 Project supported by the Shanghai Education Committee Scienti?c Research Subsidization(Grant No.05AZ30),and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education(Grant No.20060280018) Corresponding author CHEN Guo-cheng,Prof.,E-mail:gchchen@https://www.doczj.com/doc/8d6405969.html,
. 运动控制系统课程设计 课题：三相桥式PWM逆变器仿真研究 系别： 专业： 姓名： 学号： 成绩：
城建学院 目录 一、设计目的 (2) 二、设计任务及要求 (2) 三、方案设计 (2) 1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理 (2) 2、状态空间模型 (3) 3、系统的可控性和可观测性 (6) 3.1 可控性判断 (6) 3.2 可观测性判断 (6) 4、整体方案设计 (7) 5、仿真建模 (8) 5.2三相桥式PWM逆变电路仿真建模 (10) 5.3三相逆变电源总体电路仿真建模 (12) 6、仿真结果 (13) 6.1直流升压斩波电路仿真结果 (13) 6.2三相桥式PWM逆变电路仿真实现结果 (14) 6.3闭环反馈电路仿真实现结果 (14) 6.4三相逆变电源总体仿真实现结果 (15) 四、心得体会 (17) 五、参考文献 (18)
一、设计目的 随着电力电子技术，计算机技术，自动控制技术的迅速发展，PWM技术得到了迅速发展，PWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列有点，是一种比较好的波形改善法。它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。PWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。因此，研究PWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。 二、设计任务及要求 自拟负载，可选用电机或阻感负载等，画出系统主电路和控制电路的结构图，并进行仿真或实验验证系统的合理性。 三、方案设计 1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理 N u u u 图1 三相桥式PWM型逆变电路
一． 三相线电压到三相相电压的转化 1()31()31() 3 a a b ca b b c ab c ca bc U U U U U U U U U =-=-= - 二． 三相静止坐标到两相静止坐标的转化（恒功率） 2[0.5()]3 2()] 3 2 alf a b c beta b c = -+= - 三． 两相静止坐标到两相旋转坐标的转化（恒功率） cos*sin*sin*cos*d alf beta q alf beta =+=-+ 四． 两相旋转坐标到两相静止坐标的转化（恒功率） cos*sin*sin*cos*alf d q beta d q =-=+ 五． SVPWM 的算法 1. 扇区N 的计算 A=beta U ， alf beta U -， C=a lf b eta U -当A>=0，A=1，否则A=0； B>=0，B=1，否则B=0；当C>=0，C=1，否则C=0；那么扇区N=A+2B+4C 。 2.XYZ 的计算 dc X U = ，32alf beta dc U Y T U += ，32alf beta dc U Z T U -+ = 当T1+T2>=T 时,1112 T T T T T =+,2212 T T T T T = +
https://www.doczj.com/doc/8d6405969.html,R1_Val, CCR2_Val, CCR3_Val 的计算 六． 有功无功解耦控制 * *()()*()()*id d d d pd d q d iq q q q pq q d q k U i i k i R Li E s k U i i k i R Li E s ωω=-++-+=-+ +++
光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究 摘要：光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载，其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地抑制谐波污染，本文提出了一种新的无源滤波器的结构设计，并且建立了一个交直交变流器与无源滤波器的Simulink 仿真模型。通过比较接入无源滤波器前后电流和电压的变化，对电流和电压波形进行傅里叶变换，得到它的频谱分析曲线。仿真结果表明：该滤波器的设计方法具有可行性和有效性，能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC 变换后谐波分量，并且满足当前电力系统的要求。 关键词：光伏逆变器；无源滤波器；傅立叶变换 0 引言光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载，其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地提高电能质量，洁净电网，电网谐波治理问题已经愈来愈引起国内外学者和专家关注[1]。 滤波器具有消除谐波和提供无功补偿的功能，在治理谐波的问题上处于重要的位置。传统的滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。有源滤波器存在着高成本、功能单一等缺点的限制，同时光伏发电系统受阳光、温度等不确定因素的影 响比较大，使得光伏阵列的直流母线利用率较低[2] 。无源滤波
器因其结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等优点，成为电力系统中最普遍的谐波抑制设备[3] 。在交流系统中，无源滤波器不仅可以起到滤波作用，而且还可以兼顾无功补偿的需求。因此它成为传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段。 本文提出了一种新的无源电力滤波器，理论分析了该无源滤波器的可行性。利用Simulink 搭建系统仿真模型，同时采集滤波前和滤波后的电压、电流量，分别对其进行傅立叶变换，得到相应的频谱分析曲线。仿真结果表明，该无源滤波器能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC 变换后谐波分量。 1无源滤波器的结构设计 无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联[4]。本文中无源滤波器是通过电感、电容和电阻一系列的串并联来达到滤波的效果，其结构简图如图 1 所示。 图 1 中所示的U、V、W 分别代表光伏逆变器输出的三相交流电。由于这其中含有很高的高频分量，因此我们通过必须接入三相无源滤波器，滤去当中的谐波分量来满足电力系统的要求。其中，电感L10和L20是含有电阻性的电感，L1 是纯电感，串联在电网当中的电感L1 主要是滤去电网中 电压的谐波分量。无源滤波器作为低通滤波器，频率高于其谐振
湖南文理学院 课程设计报告 三相PWM逆变器的设计 课程名称：专业综合课程设计 专业班级：自动化10102班
摘要 本次课程设计题目要求为三相PWM逆变器的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。 本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个环节的设计，比如触发电路、控制电路、主电路等，其中部分电路的绘制采用Proteus软件，最后结合Matlab Simulink仿真，建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。 关键词：三相PWM 逆变电路Matlab 仿真
Abstract The curriculum design subject requirements for the design of the three-phase PWM inverter. Design process from the principle of analysis, selection of components, to scheme and the Mat-lab simulation, etc., to consolidate the theoretical knowledge, basic meet the design requirements. This article will be carried out in accordance with the design of process analysis, and the corresponding principles, including the theoretical foundation of the inverter circuit and introduction, using Matlab simulation software, etc., in addition, will also clearly introduces the design of every link, such as trigger circuit, control circuit, main circuit, etc., some of the drawing of the circuit using Proteus software, finally combined with Matlab Simulink, established a three-phase fully-controlled bridge voltage source type inverter circuit simulation model, and then through the software to get the ideal results. Keywords: Matlab simulation, three-phase ,PWM, inverter circuit
光伏并网逆变器控制与仿真设计 为了达到提高光伏逆变器的容量和性能目的，采用并联型注入变换技术。根据逆变器结构以及光伏发电阵电流源输出的特点，选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，并在仿真软件PSCAD中搭建光伏电池和逆变器模型，最后通过仿真与实验验证了理论的正确性和控制策略的可行性。 ?近年来，应用于可再生能源的并网变换技术在电力电子技术领域形成研究热点。并网变换器在太阳能光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中具有广阔发展前景。太阳能、风能发电的重要应用模式是并网发电，并网逆变技术是太阳能光伏并网发电的关键技术。在光伏并网发电系统中所用到的逆变器主要基于以下技术特点：具有宽的直流输入范围；具有最大功率跟踪（MPPT）功能；并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满足电网质量要求；具有孤岛检测保护功能；逆变效率高达92％以上，可并机运行。逆变器的主电路拓扑直接决定其整体性能。因此，开发出简洁、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。 ?1 逆变器原理 ?该设计为大型光伏并网发电系统，据文献所述，一般选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为交流电，经过变压器升压和隔离后并入电网。光伏并网发电系统的核心是逆变器，而电力电子器件是逆变器的基础，虽然电力电子器件的工艺水平已经得到很大的发展，但是要生产能够满足尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研究是一种具有代表性的解决方案。作为太阳能光伏阵列和交流电网系统之间的能量变换器，其安全性，可靠性，逆变效率，制造成本等因素对于光伏逆变器的发展有着举足轻
三相逆变器的建模 1.1逆变器主电路拓扑与数学模型 三相全桥逆变器结构简单，采用器件少，并且容易实现控制，故选择三相三线两电平全桥逆变器作为主电路拓扑，如错误!未找到引用源。所示。 图1三相三线两电平全桥逆变拓扑 错误!未找到引用源。中V dc为直流输入电压；C dc为直流侧输入电容；Q1-Q6为三个桥臂的开关管；L fj(j=a,b,c)为滤波电感；C fj(j=a,b,c)为滤波电容，三相滤波电容采用星形接法；N为滤波电容中点；L cj(j=a,b,c)是为确保逆变器输出呈感性阻抗而外接的连线电感；v oj(j=a,b,c)为逆变器的滤波电容端电压即输出电压；i Lj(j=a,b,c)为三相滤波电感电流，i oj(j=a,b,c)为逆变器的输出电流。 由分析可知，三相三线全桥逆变器在三相静止坐标系abc下，分析系统的任意状态量如输出电压v oj(j=a,b,c)都需要分别对abc三相的三个交流分量v oa、v ob、v oc进行分析。但在三相对称系统中，三个交流分量只有两个是相互独立的。为了减少变量的个数，引用电机控制中的Clark 变换到三相逆变器系统中，可以实现三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，即将abc坐标系下的三个交流分量转变成αβ坐标系下的两个交流分量。由自动控制原理可以知道，当采用PI 控制器时，对交流量的控制始终是有静差的，但PI控制器对直流量的调节是没有静差的。为了使逆变器获得无静差调节，引入电机控制中的Park变换，将两相静止坐标系转换成两相旋转坐标系，即将αβ坐标系下的两个交流分量转变成dq坐标系下的两个直流分量。 定义αβ坐标系下的α轴与abc三相静止坐标系下的A轴重合，可以得到Clark变换矩阵为：
三相光伏并网逆变器的设计毕业设计开题报告 1 选题的目的和意义 随着社会生产的曰益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出。地球中的化石能源是有限的，总有一天会被消耗尽。随着化石能源的减少，其价格也会提高，这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高。可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源，特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要。其中太阳能资源在我国非常丰富，其应用具有很好的前景。 光伏并网发电系统是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过并网逆变器将直流电变为与市电同频同相的交流电，并回馈电网。存阳光充足时，太阳能发出的电可供使用，而不使用市网电；在阳光不充足或光伏发电量达不到使用量时，由控制部分自动调节，通过市网电给予补充。此系统主要用于输电线路调峰电站以及屋顶光伏系统。 光伏并网发电系统的核心技术是并网逆变器，在本文中对于单相并网逆变器硬件进行了建摸及设计。给出了硬件主回路并对各部分的功能进行了分析，同时选用Tl公司的DSP芯片TMs320F2812作为控制CPU，阐述了芯片特点及选择的原因。并对并网逆变器的控制及软件实现进行了研究。文中对于光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)技术作了闸述并提出了针对本设计的实现方法。最后对安全并网的相关问题进行了分析探讨。 2 本选题的国内外动向 太阳能光伏并网发电始于20世纪80年代，由于光伏并网逆变器在并网发电中所起的核心作用，世界上主要的光伏系统生产商都推出了各自商用的并网逆变器产品。这些并网逆变器在电路拓扑、控制方式、功率等级上都有其各自特点，其性能和效率也参差不齐。目前在国内外市场上比较成功的商用光伏并网逆变器主要有以下几种： 1．德国SMA公司的Sunny Boy系列光伏逆变器艾思玛太阳能技术股份公司(SMA SolarTechnology AG)是全球光伏逆变器第一大生产供应商，并引领着全球光伏领域的技术创新和发展。该公司推出的Sunny Boy系列光伏组串逆变器是目前为止并网光伏发电站最成功的逆变器，市场份额高达60％。其在国内的典型工程包括大兴天普“50kWp大型屋顶光伏并网示范电站"、深圳国际园林花卉博览园1MWp光伏并网发电工程等。 2．奥地利Fronius公司的IG系列光伏逆变器Fronius是专业生产光伏并网逆变器和控制器
目录 第一章：课程设计的目的及要求 (2) 第二章整流电路 (5) 第三章逆变电路 (9) 第四章PWM逆变电路的工作原理 (11) 第五章三相正弦交流电源发生器 (14) 第六章三角波发生器 (15) 第七章比较电路 (16) 第八章死区生成电路 (18) 第九章驱动电路 (20) 附录 参考文献 课程设计的心得体会
第一章：课程设计的目的及要求 一、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索 需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 自立题目 题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计 注意事项： ①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等，
②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计容。 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 输入交流电源： 三相380V，f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流： 电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH
设计容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术 知识和创造性的思维方式以及创造能力 要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引用说明，否则也不能得优）。
3KVA三相逆变器设计 1概述 随着各行各业自动化水平及控制技术的发展和其对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备（如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器等）都不是直接使用交流电网作为电源，而是通过形式对其进行变换而得到各自所需的电能形式，它们所使用的电能大都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。 当今世界逆变器应用非常广泛。逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导体器件BJT，IGBT，GTO 等的发展和PWM 的控制技术的日趋完善，使SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控制技术又有许多种，并且还在不断发展中，但从控制思想上可分为四类，即等脉宽PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法，其中利用SPWM 控制技术做成的SPWM 逆变器具有以下主要特点：（1）逆变器同时实现调频调压，系统的动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。 （2）可获得比常规六拍阶梯波更接近正弦波的输出电压波形，低次谐波减少，在电气传动中，可使传动系统转矩脉冲的大大减少，扩大调速范围，提高系统性能。 （3）组成变频器时，主电路只有一组可控的功率环节，简化了结构，由于采用不可控整流器，使电网功率因数接近于1，且与输出电压大小无关。 本次课程设计要完成的是设计容量为3KVA的三相逆变器。初始条件为：输入直流电压220V。要求输出220V三相交流电，完成总电路的设计，并计算电路中各元件的参数。
并网逆变器的电流控制方法陈敬德，1140319060；杨凯，1140319070；指导老师：王志新（上海交通大学电气工程系，上海，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球范围内包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让其输出各项性能指标都满足要求的波形。目前所用的逆变器可以分为以下两类：一类是恒压恒频逆变器，这类逆变器在各种电源持续供电的领域应用广泛，它能够输出电压幅值和频率都是特定值的交流正弦波，简称CVCF 逆变器。第二类是变压变频逆变器，这种逆变器主要用在电动机的调速系统中，它能够输出特定的幅值电压和频率，简称VVVF 逆变器[2]。 本文将对并网逆变器的几种常见控制方法进行总结，如传统的PI控制、基于dq 旋转坐标系的控制、重复控制及比例谐振控制。给出了框图和数学模型，并指出了它们各自的优缺点。 1重复控制 1.1重复控制思想 重复控制是基于内模原理的一种控制方法。所谓内模原理，即在一个闭环调节系统中，在其反馈回路中设置一个内部模型，使该内部模型能够很好的描述系统的外部特性，通过该模型的作用可使系统获得理想的指令跟踪特性，具有很强的抗干扰能力
深度干货：三相逆变器并网优势详解 首先，我们需要了解到单相电与三相电的区别，从波形上来看区分如下： 1.定义： 三相电：三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源，（如图） 单相电：单相电即一根相线（俗称火线）和一根零线构成的电能输送形式（如图） 2.三相电之于单相电的优势 1）从使用角度考虑，三相电的电压更高，可以驱动大功率的电器，例如，三相电可以驱动鼠笼式感应电动机，这种点击结构简单，维修制造方便，耐用，在工业上有重要用途，所以工业用电一般都是三相电。其次，采用三相电就有了更多的电压选择，因为三相电可以接出单相电，而单相电不能接出三相电。 2）从安全角度考虑，三相电可以提供更好的电压等级，相对较安全，假设电压是380V如果是单相的话就是一根线是380V，一根线是0V，但是如果是三相的话，两根线都是220V，电压等级的下降，在绝缘，线径等一系列安全问题上都有优势。 3）从物理学角度考虑，单相瞬时功率曲线是起伏的，不够稳定，而三相电机瞬时功率是一条直线，相当于平均功率，相对稳定。再者，因为三相电势三个相位互相差123度的单相电，由于这个原因，4更显就可以传输3倍的单相电能。
4）从经济角度考虑，对企业而言，使用的电压越高，电费就越便宜。对归家而言，如果是单相发电，全国一样要建输电塔，一样要挖电缆沟，和三相输电成本差不多，但是三相输电效率要高很多，相同成本下，三相电的输电能力比单相的强。 3.三相并网发电与单相并网发电比较 三相并网发电即逆变器连接的三相电网，单相并网发电即逆变器连接的是单相电网。 从上表的比较中可以看出，三相并网发电系统应用场合广，逆变器功率密度高，输出电能质量好，三相平衡对电网影响小，电网负担轻，电能利用率高，将会越来越多的应用于各个场合的发电系统中，为此，欧姆尼克作为户用系统的金牌供应商，推出了全新系列的小功率三相光伏并网逆变器，为户用并网系统提供了新的，智能化的新概念解决方案。 4.三相机 小功率智能光伏并网逆变器，相比于传统的户用单相户用并网逆变器优势如下： 1) 应用范围更广， 不光为户用屋顶提供智能化的解决方案，还可以适用于小型的工商业电站，使用户能有更多的选择。
光伏并网逆变器及其拓扑结构的设计 对于传统电力电子装置的设计，我们通常是通过每千瓦多少钱来衡量其性价比的。但是对于光伏逆变器的设计而言，对最大功率的追求仅仅是处于第二位的，欧洲效率的最大化才是最重要的。因为对于光伏逆变器而言，不仅最大输出功率的增加可以转化为经济效益，欧洲效率的提高同样可以，而且更加明显。欧洲效率的定义不同于我们通常所说的平均效率或者最高效率。它充分考虑了太阳光强度的变化，更加准确地描述了光伏逆变器的性能。欧洲效率是由不同负载情况下的效率按照不同比重累加得到的，其中半载的效率占其最大组成部分。因此为了提高光伏逆变器的欧洲效率，仅仅降低额定负载时的损耗是不够的，必须同时提高不同负载情况下的效率(图1)。 图1: 欧洲效率计算比重 1、功率器件的选型 在通用逆变器的设计中，综合考虑性价比因素，IGBT是最多被使用的器件。因为IGBT 导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着电流的增加而显著增加。从而保证了逆变器在最大负载情况下，仍然可以保持较低的损耗和较高的效率。但是对于光伏逆变器而言，IGBT的这个特性反而成为了缺点。因为欧洲效率主要和逆变器不同轻载情况下效率的有关。在轻载时，IGBT的导通压降并不会显著下降，这反而降低了逆变器的欧洲效率。相反，MOSFET的导通压降是线性的，在轻载情况下具有更低的导通压降，而且考虑到它非常卓越的动态特性和高频工作能力，MOSFET成为了光伏逆变器的首选。另外考虑到提高欧效后的巨大经济回报，最新的比较昂贵的器件，如SiC二极管，也正在越来越多的被应用在光伏逆变器的设计中，SiC肖特基二极管可以显著降低开关管的导通损耗，降低电磁干扰。 为了得到最大输入功率，电路必须具备根据不同太阳光条件自动调节输入电压的功能，最大功率点一般在开环电压的70%左右，当然这和具体使用的光伏电池的特性也有关。典型的电路是通过一个boost电路来实现。然后再通过逆变器把直流电逆变为可并网的正弦交流电。 2、单相无变压器式光伏逆变器拓扑结构的设计： 拓扑结构的选择和光伏逆变器额定输出功率有关。对于4kw以下的光伏逆变器，通常选用直流母线不超过500V，单相输出的拓扑结构，如图2所示：
《电力电子技术》课程设计说明书三相桥式PWM逆变电路的设计院、部：电气与信息工程 学生姓名：刘远治 指导教师：桂友超职称副教授 专业：电气工程及其自动化 班级：电气本1104班 完成时间：2014年06月
摘要 本文设计了一个三相桥式PWM控制的逆变电路。PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术,如果脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形,也称为SPWM波形。该设计包括主电路、驱动电路、SPWM信号产生电路、过流保护等方面的设计。该逆变器主电路采用的开关器件是IGBT；如需实物制作，驱动电路可采用现在大功率MOSFET、IGBT专用驱动芯片IR2110；PWM信号产生电路可采用CD4538芯片控制产生。 关键词：三相桥式；主电路；IR2110；CD4538
Abstract This paper designed a three-phase PWM controlled inverter bridge circuit. PWM control is on the pulse width modulation technology, if the pulse width changes according to sine law and the sine wave PWM waveform equivalent, also known as SPWM waveform. The design includes the main circuit, driver circuit, SPWM signal generation circuit, over-current protection and other aspects of design. The inverter main circuit uses IGBT; If you need make it real, driver circuit can use high-power MOSFET, IGBT dedicated driver chip IR2110; PWM signal generation circuit controlled by the CD4538 chip produced。 Key words three-phase bridge; main circuit; IR2110; CD4538
100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13)
1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上，主要会影响： 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大，其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度，由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度，在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上，主要考虑： 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计
交流调速系统课程设计题目：三相桥式SPWM逆变器的仿真设计 班级：0 姓名： 学号： 指导老师：
目录 摘要 (2) 关键词 (2) 绪论 (2) 三相桥式SPWM逆变器的设计内容及要求 (3) SPWM逆变器的工作原理 (3) 1 工作原理 (5) 2 控制方式 (6) 3 正弦脉宽调制的算法 (9) MATlAB仿真设计 (12) 硬件实验 (19) 实验总结 (23) 附录 Matab简介 (24) 参考文献 (24)
三相桥式SPWM逆变电路设计 摘要： 随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。 在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的6个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本实验针对正弦波输出变压变频电源SPWM调制方式及数字化控制策略进行了研究，以SG3525为主控芯片，以期得到一种较理想的调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。 关键词：逆变器SPWM逆变器的工作原理正弦脉宽调制的调制算法单极性正弦脉宽调制双极性正弦脉宽调制自然采样法规则采样法双极性正弦波等面积法 一、绪论 正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装置被广泛地应用于国民经济生产生活中,其中有:针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间断电源UPS (Uninterruptle Power Supply) ;针对交流异步电动机变频调速控制的变频调速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源EPS ( Emergence Power Supply) ;针对船舶工业用电的岸电电源SPS(Shore Power Supply) ;还有针对风力发电、太阳能发电等而开发的特种逆变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新,特别是以绝缘栅极双极型晶体管IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率半导体器件出现,大大简化了正弦逆变电源的换相问题,为各种PWM 型逆变控制技术的实现提供了新的实现方法,从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制. 电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。 IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它