【毕业设计】光伏逆变器的并网控制仿真 ㊣ 精品文档 值得下载

风能太阳能等各种新能源的应用无不闪现着人类的智慧之光。

太阳能发电有热发电和光伏发电两种。

将太阳光辐射能通过光伏效应直接转换为电能，称为太阳能光伏发电技术，是种可再生的无污染的发电方式。

光伏发电成为种改善人们生活条件不破坏环境受到人们欢迎的可再生能源。

太阳能光电技术已历经了半个世纪的发展，现在世界太阳电池组件的年产量已达以上年为，投入应用的太阳能光电系统的累计容量已超过，成为全球发展速度最快的能源。

与此同时，作为应用系统的太阳能并网发电逆变装置的研究无疑也就成为世界上太阳能光伏发电领域中最热门的题目之，它是太阳能并网发电的关键装置，对它的研究和开发是太阳能应用推广的必然要求，并存在着巨大的市场前景。

太阳能利用技术指太阳能的直接转化和利用技术。

把太阳辐射能转换成热能并加以利用属于太阳能热利用技术利用半导体器件的光伏效应原理把太阳能能转换成电能称为太阳能光伏技术。

从文献太阳能光伏并网发电系统的研究了解到光伏并网发电是太阳能利用的发展趋势，除大型光伏并网电站外，光伏发电系统将愈来愈多地用于调峰电站和屋顶光伏并网电站。

因此，对光伏并网系统的研究必将成为光伏发电技术研究的重中之重。

近年来，随着能源消耗的大规模增加环保意识的逐渐提高，以太阳能为代表的可再生能源发电受到了广泛重视，并网发电装置的应用逐渐增多。

太阳能发电有离网和并网两种工作方式。

过去，由于太阳能电池成本居高不下，太阳能发电多数被用于偏远的无电地区，都属于离网型用户。

但近年来，光伏产业及市第章绪论场发生了极大的变化，开始由边远地区逐渐向城市并网发电光伏建筑集成的方向快速迈进，太阳能已经全球性地由补充能源的角色被认可为下代替代能源。

随着光伏发电的迅速发展，对光伏发电提出了新的要求，需要大规模的并网发电，与电网连接同步运行。

并网逆变器作为光伏发电的核心，对其要求也越来越高。

然而逆变技术是光伏发电并网的关键技术，并网逆变器作为太阳能电池与电网的接口装置，在新能源的开发和利用中有着至关重要的作用，直接影响着光伏并网发电系统的经济性和可靠性。

光伏逆变器实现并网运行必须满足其输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相，即功率因数为，而且其输出还应满足电网的电能质量要求。

这些都依赖于逆变器的有效控制策略。

其控制的整体思路是前级电路通过调节全控型器件的占空比来调节光伏阵列的输出电压，以实现控制后级控制并网电流跟踪指令电流，并使电容的电压稳定。

同时，为保证光伏逆变器安全有效地直接工作于并网状态，系统必须具备定的保护功能和防孤岛效应的检测与控制功能，。

光伏并网发电系统包括以下三个部分光伏阵列模块逆变器控制器和电网，为了保证并网太阳能光伏发电站及其接入电网的安全可靠稳定运行，目前实施的项目中主要在发电站内采用逆变器来实现发电站的自动运行的功能，并安装了无功补偿装置及电能质量监测分析装置等，以保证电网的安全稳定运行。

太阳能光伏发电作为可再生的清洁能源正受到日益广泛的关注与应用。

近年，太阳能光伏发电的技术水平得到快速的发展与提高。

以上内容说明了光伏电站并网逆变器选型的趋势。

随着以后逆变器技术的成熟，将会提高光伏发电系统的总效率，降低建设光伏电站的总费用。

对于我国大规模的光伏并网电厂建设具有重要的意义。

南京工业大学本科生毕业设计论文国内外的研究现状国外的研究现状国外并网型逆变器已经是种比较成熟的市场产品，例如在欧洲光伏专用逆变器市场中就有等众多的公司具有市场化的产品，其中在欧洲市场中占有的的份额，出欧洲外，美国加拿大澳大利亚新西兰以及亚洲的日本在并网型逆变器方面也都已经产品化。

为例介绍目前光伏并网发电系统用逆变器的发展情况，光伏并网逆变器目前具有三大系列产品组串逆变器集中逆变器和多支路逆变器，其中以系列逆变器是公司推出的最成功的产品之，应用最广泛。

该产品具有如下特点高效率高功率因数低基于微处理器的自动功率点调节。

图为公司的并网逆变器。

其输入直流电压的范围是，最大输入电流为，额定输出功率为。

输出并网交流电小于，效率为，白天逆变器损耗小于，晚上损耗小于，同时具有反孤岛效应，电流保护等，符合等相关国际安全标准。

图多支路逆变器室最新推出的产品，该产品采用最大功率跟踪和并网逆变两级能量变换结构，多个不同支路共同用个逆变环节，中间设置有内部直流母线，可以是系统的灵活性大为提高输出端无工频变压隔离器，采用最新的电网阻抗检测和交直流剩余电流检测来实现有效保护。

与相比较，西门子并网光伏逆变器则采用主从式构建系统，由主逆变器第章绪论和若干个从逆变器来组建用户要求容量的并网光伏系统，灵活性和系统的扩展性均没有强。

除和西门子外，美国公司也根据光伏市场需要推出自己产品，系列覆盖了中大功率范围，也可将多台功率的，图表示调节增量。

当的周期在时从变化到在中般都选择周期而不是频率作为变量进行分析，跟踪，但对变化的响应有个周期的误差，因为只有到下个中断时，才能侦测出这个误差，按照最快跟踪的原则，在下个中断时才补偿这个误差增量。

锁相算法限幅比例南京工业大学本科生毕业设计论文图最优时间算法示意图这种锁相调节器对输入信号的跟踪仅需个中断周期，但实验及仿真结果表明，其超调量达到了几乎，这将导致并网逆变器输出波形的剧烈震荡，可能会导致严重后果，因此实际并网系统中不宜采用。

显然，光伏并网发电的实践需要个比较执中的方案。

上面提出的算法属于具有最小超调量，但锁相速度最慢的情况，算法具有最快响应时间，但几乎达到的超调量。

从的数学模型理解，锁相算法的设计，本质上即选择合适的ξ和以协调锁相速度和调节时间之间的矛盾。

本章小结本章分析光伏并网逆变器的控制目标，并介绍了常用的并网逆变控制方法。

本章对基于的电压电流型并网逆变器控制研究的基础上，采用有直流电压外环电流内环的双闭环控制策略。

本章同时介绍了数字锁相环在光伏并网逆变器中的应用，并分析了并网控制中的锁相算法。

输入信号输出信号鉴相器输出第五章光伏逆变器并网控制各部分模型及仿真结果第五章光伏逆变器并网控制各部分模型及仿真结果光伏系统并网控制的关键就是光伏并网逆变器的控制策略，就是要实现并网电流控制网侧单位功率因数正弦波电流控制。

控制并网逆变器的输出电流并使其与电网电压同相位。

对于并网逆变器而言，典型的并网控制策略是通过对逆变器输出电流矢量的控制实现并网及网侧有功无功的控制。

实际上，当控制并网逆变器的输出电流并使其与电网电压同相位时，便实现了单位功率因数运行。

当太阳能光伏组件稳定工作在最大功率点时，虽然工作电压值会随着太阳辐射强度光伏组件的温度等变化而变化，但是，在个开关周期内其值基本上为恒值，基于此，在课题的仿真模型建立过程中，直流侧电压以直流恒压源来代替。

主要方案是通过对系统控制策略的原理分析，建立了基于下的光伏并网发电系统的功率输出级仿真模型，如图所示。

其中，主要包括电网电压锁相环子系统电压外环电流内环的双闭环控制器子系统产生驱动波形子系统等，得到高效的光伏逆变器并网控制仿真波形图。

光伏逆变器并网控制仿真模型光伏逆变器并网控制仿真模型，如图所示。

南京工业大学本科生毕业设计论文图光伏逆变器并网控制仿真模型电网电压锁相环子系统模型，如图所示。

图电网电压锁相环子系统模型产生驱动波形子系统模型，如图所示。

第五章光伏逆变器并网控制各部分模型及仿真结果图产生驱动波形子系统模型电压外环电流内环的双闭环控制器子系统模型，如图所示。

图电压外环电流内环的双闭环控制器子系统模型仿真结果及分析南京工业大学本科生毕业设计论文图仿真曲线有功电流内环的电流参考值功电流内环的电流参考值如图所示。

直流电压的控制可通过的控制来实现，因此直流电压外环的调节器的输出量即为有功电流内环的电流参考值，从而对并网逆变器输出的有功功率进行调节。

无功电流内环的电流参考值则是根据需向电网输送的无功功率参考值由运算而得，当令时，并网逆变器运行于单位功率因数状态，即仅向电网输送有功功率。

第五章光伏逆变器并网控制各部分模型及仿真结果图单相电网电压逆变器输出电流仿真曲线逆变器的相的输出电流和电网电压如图所示。

从图中得知，该逆变器输出电流和电网的输出电压相位致。

仿真结果表明输出电流能够很好的跟踪电网的输出电压，同过模块调节驱动输出，可以实现交流侧功率因数为，实现了逆变目标。

试验验证了系统的可行性，并未实际电路参数的选取提供了参考。

本章小结根据电流输出控制的优点，本文选用逆变器输出电流控制方式。

采用了的控制策略。

通过建立逆变并网部分的模型。

通过调节，采用的方式进行你变控制实现，结果表明输出电流能够准确的跟踪电网的输出电压，实现了功率因数为的目标。

南京工业大学本科生毕业设计论文结语太阳能的发展，使得光伏并网发电成为发展趋势，随之带来了对光伏并网电站的核心光伏并网逆变器的研究。

通过分析光伏逆变器的发展和研究光伏并网系统，论文设计了单级的光伏并网逆变器。

该逆变器主要就是三相逆变电路。

经过分析和实验，本文结论如下光伏并网系统实际上是个有源逆变系统。

本文介绍了光伏并网逆变器的工作原理，比较了光伏并网逆变器的控制策略，并进行了较为深入的理论分析和研究，在此基础上搭建了系统的仿真模型。

部分采用了输出电流的的控制方法。

对比了控制的缺点和的控制的优点，本文采用对输出电流进行控制，使其输出电流跟踪电网电压。

本文建立了逆变并网系统的仿真模型，并进行了仿真实验。

结果表明逆变器输出电流能够准确的跟踪电网电压，实现了逆变目标。

本文提出的光伏并网逆变器设计，侧重从控制上研究，获得了定成果，另外根据和标准，并网逆变器必须具有孤岛效应的防护问题，文章未进行这方面的研究，这也是此课题后续研究的个方向。

结语参考文献郑诗程光伏发电系统及其控制的研究合合肥合肥工业大学，年孙本新太阳能光伏发电并网逆变装置大连大连理工大学，年缪仁杰，李淑兰太阳能利用现状与发展前景应用能源技术赵为太阳能光伏并网发电系统的研究合肥合肥工业大学，郑诗程，刘伟光伏并网发电系统及其控制策略的研究与仿真系统仿真学报第卷第期琚兴宝，徐至新，邹建龙，等基于的三相软件锁相环设计通信电源技术蔡宣三太阳能光伏发电发展现状与趋势电力电子王晔，方波浅谈光伏并网发电系统的发展河南河南省许昌学院，叶漫红并网太阳能光伏发电的特性及自动化技术应用江西南昌江西省电力设计院，杨玉林，龚跃玲，张玲光伏并网逆变器的仿真研究湖北武汉武汉理工大学自动化学院，夏向阳，唐伟，冉成科，张旻，唐卫波，周峰基于控制的单相光伏并网逆变器设计湖南长沙长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙湖南机电职业技术学院汽车工程系广东广州广州有色金属研究院电器中心，秦天像逆变器在光伏发电系统中的应用甘肃酒泉甘肃酒泉酒泉职业技术学院机电工程系，张瑞并网逆变器选型与系统设计方案宁夏银川宁夏发电集团太阳山光伏发电厂，姚为正，付永涛，芦开平，王林三相光伏并网逆变器的研究上海上海理工大学河南许昌许继集团，茹芬，侯中峰，谢利理，等逆变技术在光伏发电系统中的应用陕西西安西北工业大学自动化学院，