三相光伏并网逆变器及控制系统的设计

光伏逆变器控制系统设计与实现光伏逆变器是太阳能发电系统中的核心部件，其作用是将太阳能电池板发出的直流电转换为交流电以供给家庭和企业使用。

而光伏逆变器的控制系统设计与实现则是保障光伏逆变器正常工作的关键。

一、控制系统设计1.硬件设计硬件设计是光伏逆变器控制系统设计的第一步。

整个系统的硬件设计要包括电路和元器件的选择、电源系统的设计和保护电路的设计。

在元器件的选择上，要选择宽温度范围、高精度、高可靠性、长寿命的器件。

电源系统设计要保证电源的可靠性和稳定性，电源保护电路要完善，以防止电源的瞬态和连续波动对整个系统的损害。

2.软件设计软件设计是光伏逆变器控制系统设计的关键步骤。

软件设计要涵盖系统的控制算法设计和程序的编写。

系统的控制算法设计是根据光伏逆变器的工作原理进行的，其主要是实现太阳能电池板发出的直流电转换为交流电的过程，并且保证交流电的稳定输出。

程序的编写则是依据控制算法设计，使用嵌入式系统开发工具进行编写。

在编写过程中，要注意程序的稳定性和适应性，以适应不同环境下的控制条件。

二、控制系统实现控制系统实现是指在硬件和软件都设计完成后，将其组装成成品的过程。

其主要包括硬件系统的搭建和软件程序的烧录。

在硬件系统的搭建过程中，一定要注意元器件的安装顺序和正确性，以避免元器件之间出现短路或失效等问题，影响整体的工作效率。

在软件程序的烧录过程中，要严格按照程序的编写进行烧录，且要采用较为安全的烧录方式，以不影响程序的正确性和稳定性。

三、控制系统的测试在光伏逆变器控制系统完成后，需要对其进行测试，以保证系统的稳定性和安全性。

测试包括初测和试运行。

初测主要是对系统硬件的各项指标进行测试，包括电源电压、交流电输出等指标；试运行则是对软件程序进行功能测试和质量测试。

通过测试，可以发现系统中存在的问题和缺陷，并及时对其进行修复和调整，以保证系统的正常运行和使用寿命。

结语光伏逆变器控制系统的设计与实现是光伏逆变器系统中至关重要的组成部分。

三相光伏并网逆变器电流控制器优化设计中文随着太阳能光伏发电技术的发展和应用，三相光伏并网逆变器作为电能的转换装置，被广泛应用于光伏发电系统中。

光伏并网逆变器的核心任务是将太阳能光电转换系统中输出的直流电能转换为交流电能，并将其与电网进行同步并网。

而在光伏并网逆变器的运行过程中，电流控制是其中至关重要的一环。

电流控制器的性能优化能够提高逆变器的工作效率、改善逆变器的可靠性和稳定性，进而提高整个光伏发电系统的发电效率。

首先，光伏并网逆变器的电流控制器需要具备高精度的电流检测和控制能力。

在光伏发电系统中，电流的检测精度直接影响到逆变器的输出功率和效率。

因此，电流控制器需要采用高精度的电流传感器来实时检测光伏电池组的输出电流，并通过算法对其进行控制。

同时，电流控制器还需要具备良好的逆变和滞环控制能力，以保证逆变器的输出电流能够稳定控制在预设范围内。

其次，光伏并网逆变器的电流控制器需要具备快速的动态响应能力。

由于光伏发电系统中太阳能的辐射强度和太阳光的角度会随着时间和天气的变化而变化，因此电流控制器需要能够迅速调整逆变器的输出电流，以适应不同环境条件下的光伏发电系统的运行需求。

同时，电流控制器还需要具备良好的动态响应能力，能够在光伏电池组发生故障或变化时，迅速调整逆变器的输出电流，以保证光伏发电系统的安全稳定运行。

最后，光伏并网逆变器的电流控制器还需要具备良好的抗干扰能力。

由于光伏发电系统常常会受到电网的谐波污染和电力电子设备的电磁干扰，因此电流控制器需要能够在这些干扰环境下正常运行，不受干扰影响。

此外，电流控制器还需要具备过流保护和短路保护等功能，以保护光伏发电系统的安全运行。

为了实现光伏并网逆变器电流控制器的优化设计，可以采用现代控制理论和方法进行研究和设计。

例如，可以采用模糊控制、神经网络控制、自适应控制等方法，以提高电流控制器的控制性能和适应性。

同时，可以利用功率电子器件和传感器等新技术，提高电流控制器的检测和控制精度。

光伏发电并网逆变器设计及其控制实现光伏发电并网逆变器是一种将光伏电池组发出的直流电能转换为交流电能并与电网连接的装置。

它在光伏发电系统中起着重要的作用，能够将光伏电池组产生的直流电能转化为交流电能供电网使用，从而实现将太阳能转化为电能的目的。

本文将对光伏发电并网逆变器的设计原理及其控制实现进行详细介绍。

光伏发电并网逆变器的设计原理是将光伏电池组发出的直流电能经过逆变器的转换，变为符合电网要求的交流电能。

其主要功能包括功率调节、电网电压频率跟踪以及电网短路保护等。

在设计过程中，需要考虑逆变器的效率、可靠性以及控制精度等因素。

光伏发电并网逆变器的组成主要包括直流侧和交流侧两个部分。

直流侧主要由光伏电池组、直流输入滤波电路和直流侧逆变器构成。

交流侧主要由交流输出滤波电路、逆变桥和输出变压器构成。

在设计中，需要对每个部分进行设计和参数选择，以保证逆变器的正常运行。

光伏发电并网逆变器的控制实现主要包括两个方面：MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制和电网逆变控制。

MPPT控制是为了保证光伏电池组能够始终工作在最大功率点上，通过调整光伏电池组的工作电压和电流，以获得最大功率输出。

电网逆变控制是为了保证逆变器能够将直流电能转换为符合电网要求的交流电能，包括电压和频率的跟踪控制。

在MPPT控制方面，一般采用模拟控制和数字控制相结合的方式。

模拟控制主要通过比较光伏电池组输出电压和电流与最大功率点的关系，通过调整控制信号来实现。

数字控制是采用数字信号处理器（DSP）等处理器实现的，能够实时采集光伏电池组的输出电压和电流，并进行计算和调整。

在电网逆变控制方面，主要包括电网电压跟踪和频率控制两个方面。

电网电压跟踪是通过测量电网电压和逆变器输出电压的差值，并通过调整逆变器的控制信号来实现电网电压的稳定。

频率控制是通过测量电网频率和逆变器输出频率的差值，并通过调整逆变器的控制信号来实现电网频率的跟踪。

三相光伏并网逆变器的研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的推进，光伏发电作为清洁、可再生的能源形式，其重要性日益凸显。

三相光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接影响到光伏电能的转换效率和并网运行的稳定性。

因此，对三相光伏并网逆变器的研究具有重要的理论价值和现实意义。

本文旨在全面深入地研究三相光伏并网逆变器的关键技术、工作原理、控制策略以及并网性能优化等方面。

文章将介绍三相光伏并网逆变器的基本结构和功能，包括其主要组成部件和工作原理。

接着，将重点探讨三相光伏并网逆变器的控制策略，包括最大功率点跟踪（MPPT）技术、并网电流控制技术以及孤岛检测技术等。

文章还将分析三相光伏并网逆变器的并网性能优化方法，包括提高电能转换效率、降低谐波污染、增强并网稳定性等方面的研究。

通过本文的研究，旨在为三相光伏并网逆变器的设计、制造和应用提供理论支持和实践指导，推动光伏发电技术的进步和发展，为实现全球能源可持续发展做出贡献。

二、三相光伏并网逆变器的基本原理三相光伏并网逆变器是将光伏电池板产生的直流电能转换为符合电网要求的三相交流电能并直接馈送到电网的电力电子设备。

其基本原理涉及电能转换、功率控制、并网同步以及电能质量控制等多个方面。

光伏电池板在光照条件下产生直流电能，这个直流电压和电流随光照强度和环境温度的变化而变化。

三相光伏并网逆变器的主要任务是将这种不稳定的直流电能转换为稳定的三相交流电能。

在转换过程中，逆变器首先通过功率变换电路将直流电能转换为高频交流电能。

功率变换电路通常由多个开关管组成，通过控制开关管的通断，实现对直流电能的斩波和控制。

高频交流电能经过滤波电路滤波后，变为平滑的交流电能。

接着，逆变器通过并网控制电路实现与电网的同步，并将转换后的交流电能馈送到电网。

并网控制电路通过检测电网的电压和频率，控制逆变器的输出电压和频率与电网保持一致，从而实现并网。

三相光伏并网逆变器还具备电能质量控制功能。

三相光伏并网逆变器电流控制器优化设计窦伟徐正国彭燕昌李晶许洪华（中国科学院电工研究所北京100080）摘要在光伏发电系统中，并网逆变器通常用来将高质量的电能馈入电网。

但是由于死区控制、电网扰动等因素的影响，逆变器馈入电网的电流中含有大量谐波成分。

由于带宽的限制，单纯的比例积分控制器不能有效地抑制谐波。

因此本文提出了一种由比例积分控制器（PI）和重复控制器（RC）并联构成的复合控制器以提高系统的谐波电流抑制能力。

本文建立了同步旋转坐标系下的逆变器动态模型并给出了控制器设计方法。

理论分析以及一台20kW 逆变器样机的实验结果证明了所提控制策略的可行性。

关键词：光伏并网逆变器PI 控制重复控制中图分类号：TM615；TM6441、简介作为一种新型发电方式，光伏发电系统正在迅速的成长。

在这个系统中，三相并网逆变器即图1所示，通常是用于电源转换和电网的连接[1]。

在光伏系统中，通常使用逆变器将电能馈入电网。

然后馈入电网电能的质量主要取决于逆变器的输出电流。

然而，许多因素都会影响逆变器的输出电流：开关死区[2]的影响，直流环节电压波动的影响以及电网扰动等。

为了满足高质量电流的需求，无源滤波器是消除谐波的一个好方法。

无源滤波器将会增加谐波的阻抗，因此，它可以有效地消除谐波成分。

但是，有这样的无源滤波器有很多缺点，例如其衰减是有限的，动态响应慢，规模大，成本高。

与无源滤波器相比，使用控制方法是一个消除谐波的更好选择[3-4]。

通过良好的设计，优良的衰减和快速的动态响应是可以实现的。

同时，所采用的控制方法也增加了成本。

为了提高并网逆变器的稳定跟踪精度，提出了一种将PI控制器和重复控制器相并联的复合电流控制方案。

PI控制器用来确保逆变器响应能力而重复控制器是用来消除输出电流谐波的，提高了系统的稳态性能。

理论分析以及一台20kW 逆变器样机的实验结果证明了所提控制策略的可行性。

2、系统建模一个光伏并网发电系统的典型拓扑结构如图1所示。

TECHNOLOGY AND INFORMATION88 科学与信息化2023年6月下光伏发电三相并网逆变器的设计曾庆龙 常虎国网淮南市潘集区供电公司 安徽 淮南 232082摘 要 目前，在光伏发电行业中，并网逆变器的研究主要集中在硬件开发、电路控制算法等方面。

基于对近几年来的发展情况的搜集与研究,本文对电路控制算法和Matlab仿真进行深入探讨。

设计中的三相光伏并网逆变器主要由DC-DC直流变换电路和并网逆变电路构成。

前部分的DC-DC电路为多支路并联，各支路独立进行最大功率跟踪，满足了直流电压宽输入的要求，可用于各种各样的光伏产业系统；后部分的并网逆变电路采用SVPWM矢量控制进行逆变，提高电压利用率，减少电网的输入谐波。

本文在分析了三相光伏逆变器原理的基础上，利用Matlab进行仿真，观察整个系统的可行性及不同变量对输出电压的影响。

关键词 光伏发电；并网逆变器；最大功率点跟踪；SVPWMDesign of a Three-Phase Grid-Connected Inverter for Photovoltaic Power Generation Zeng Qing-long, Chang HuState Grid Huainan City Panji District Power Supply Company, Huainan 232082, Anhui Province, ChinaAbstract In the photovoltaic power generation industry, the current research on grid-connected inverters is mainly focused on hardware development and circuit control algorithms. Based on the collection and study of the developments in recent years, this paper provides an in-depth discussion of circuit control algorithms and Matlab simulation. The three-phase photovoltaic grid-connected inverter in the design mainly consists of a DC-DC direct current converter circuit and a grid-connected inverter circuit. The DC-DC circuit in the front part is a multi-branch parallel connection with each branch independently for maximum power tracking, which meets the requirement of wide input of direct current voltage and can be used in various photovoltaic industry systems; The grid-connected inverter circuit in the rear part is inverted using SVPWM vector control to improve voltage utilization rate and reduce input harmonics to the grid. In this paper, based on the analysis of the three-phase photovoltaic inverter principle, Matlab is used for simulation to observe the feasibility of the whole system and the effect of different variables on the output voltage.Key words photovoltaic power generation; grid-connected inverter; maximum power point tracking; SVPWM引言目前我国已初步建立起一套比较完善的太阳能与风能的协同与互补工作系统，而对于光伏并网逆变系统的控制试验则缺乏深入的探讨[1-2]。

三相光伏并网逆变器研发与智造专业：控制理论与控制工程在职研究生：张秀云（上海红申电气有限公司工程师）指导教师：刘一鸣（教授级高工）摘要光伏并网发电过程是将直流电变为交流电并将能量输送给电网，逆变器是太阳能电池和大电网连接的核心设备，它的稳定性和可靠性决定了输送电能的质量，为了提高发电质量，需要对系统的硬件和软件做深入的分析。

本文对这两个方面都做出了比较详细的数学推导，并进行了理论仿真，然后在此基础上搭建了硬件平台，对这些算法进行了初步的验证，给出了相应的实验结果。

首先，本文对光伏阵列的结构进行了分析，并搭建了阵列的仿真模型，从仿真模型的P—U曲线可以看出阵列存在最大输出功率，并在此基础之上就最大功率跟踪问题做出了深入思考，在传统的算法基础之上提出了一种算法，仿真表明该算法比传统算法具有更好地跟踪效果。

接着，本文对逆变器的拓扑结构做出了说明，并选择了单级式的拓扑结构作为本文研究对象。

对于L型和LCL型的滤波器结构而言，其数学模型是不同的，并网电流的控制算法也要做相应的改变。

对于电压型逆变器，本文采用直接电流控制，分别对滞环控制和三角波比较控制做出了分析。

特别地，对于LCL型滤波器在同步坐标系下因其复杂的解耦，本文引入了PR控制，搭建了matlab仿真对上述算法进行了仿真和对比分析。

最后，本文就L，LCL滤波器还有采样电路进行了理论计算，搭建了实验平台，用TMS320F2812做核心控制器对理论算法进行了初步的验证，给出了实验波形。

关键词：光伏并网发电最大功率点跟踪直接电流控制PR控制红申电气Three-phased Photovoltaic Grid-connected Inverter And ControlSpeciality: Control Theory and Control EngineeringName: Zhang Xiu yunSupervisor: Professor Wang XiaoleiAbstractThe photovoltaic power generation process is making the direct current to the alternating current and transmissing to the grid, the inverter is the core equipment of the connection between solar cells and grid, its stability and reliability determine the quality of the electrical energy transmission.In order to improve the quality of power generation, a in-depth analysis on hardware and software of the system have done. This paper have made a more detailed mathematical derivation and theoretical simulation on these two aspects, have also made a preliminary validation of these algorithms and given the corresponding experimental results on a hardware platform.First, this paper analyzes the structure of the photovoltaic array, then builds a simulation model of the PV array. The exist of maximum output power of the P-U curve can be seen from the simulation model, a deep thinking of the maximum power point tracking also have done on this basis, and proposes a new algorithm simulation shows that has a better tracking results compared with the traditional algorithm.Then, this paper describes the topology of the inverter, and selects single-stage topology as a research object. For L-and LCL-filter structure, the mathematical model is different, and the net current control algorithms also need to do the appropriate change. In this paper,direct current control is used on voltage source inverter, and respectively analysises hysteresis control and the triangle wave comparing control. In particular, because decoupling of the LCL type filter in the synchronous coordinate system is complicated, this paper introduces PR control, sets up a matlab simulation to simulate and give comparative analysis of the above algorithm.Finally, this paper gives theoretical calculations of the L-and LCL-filter and sampling circuit, builds an experimental platform using TMS320F2812 as core controller to do a preliminary validation of the theoretical algorithm, and gives the experimentalwaveforms.Key words：Grid-connected Photovoltaic Power；Maximum Power Point Tracking；Direct current control；PR control目录1.绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2太阳能发展的最新动态 (1)1.3简述太阳能电池的分类 (1)1.4我国太阳能资源 (2)1.5太阳能光伏发电系统的其他应用 (2)1.6本文的所做的工作 (3)2.光伏阵列的电气特性 (4)2.1太阳能电池的基本原理 (4)2.2光伏阵列的建模和特性分析 (4)2.2.1 光伏阵列的数学模型 (4)2.2.2不同光照强度下光伏阵列的的I—U及P-U特性特征曲线 (6)2.2.3不同温度下光伏阵列的I—U及P-U特性特征曲线 (7)2.3最大功率点控制策略及仿真 (8)2.3.1固定电压法（C&T） (8)2.3.2扰动观测法（perturb&observe algorilhms, P&O） (8)2.3.3电导增量法（Incremental Conductance） (8)2.3.4 牛顿插值算法（Newton method） (9)2.4本章小结 (14)3.三相单级式光伏并网逆变器的控制策略 (15)3.1光伏并网逆变器电力质量技术要求 (15)3.2光伏并网逆变器拓扑结构 (15)3.2.1 并网逆变器拓扑结构分类 (15)3.2.2 本系统的拓扑结构以及分析 (16)3.3三相单级式光伏并网逆变器的工作原理 (19)3.3.1 三相半桥L型滤波器数学模型 (19)3.3.2三相半桥LCL型滤波器数学模型 (22)3.3.3 并网电流控制技术 (24)3.3.4并网逆变器算法的仿真及其分析 (25)3.4本章小结 (36)4.光伏并网逆变器主电路的搭建 (37)4.1霍尔传感器的使用 (37)4.2光伏并网逆变器采集部分的设计 (38)4.2.1 电压采样和电流采样调理 (38)4.2.2 用于捕获口的过零检测电路 (43)4.3IGBT驱动及保护电路的实现 (44)4.3.1 驱动电路 (44)4.3.2 过流、过压、过温及短路保护 (44)4.4本章小结 (46)5.基于DSP2812并网逆变器的实现 (47)5.1开环SPWM波的DSP实现 (47)5.2开环SVPWM波的DSP实现 (49)5.3定时滞环PWM波的DSP实现 (51)5.4DSP的AD采集的实现 (51)5.5关于锁相功能的思考与实现 (52)5.6数字PI控制器、PR控制器 (53)5.6.1数字PI控制器的DSP实现 (53)5.6.2数字PR控制器的DSP实现 (55)5.7实验结果 (56)5.8本章总结 (57)6.总结与展望 (58)6.1总结 (58)6.2展望 (58)参考文献 (59)附录：研究生阶段发表论文 ·············································错误!未定义书签。