基于双核控制器单相光伏并网逆变器的研究.pdf

国内图书分类号:TM615 学校代码:10213 国际图书分类号: 密级:公开工学硕士学位论文基于双核控制器的单相光伏并网逆变器研究硕士研究生:王盼宝导 师:王 卫 教授申请学位:工学硕士学科:电气工程所在单位:电气工程及自动化学院答辩日期:2011年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学 Classified Index: TM615 : Dissertation for the Master’s Degree in Engineering RESEARCH ON SINGLE-PHASE GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC INVERTER BASED ON DUAL-CORE CONTROLLER Candidate:WANG PanbaoSupervisor:Prof. WANG WeiAcademic Degree Applied for:Master of EngineeringSpeciality:Electrical EngineeringAffiliation:Dept. of Electrical Engineering Date of Defence:June, 2011 Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - I -摘要光伏发电作为储量巨大、清洁无污染的新能源具有广阔发展前景。光伏并网逆变器是光伏发电系统中重要组成部分,中小功率的户用型单相光伏并网逆变器因投资小、使用灵活和适应性强等优点可应用在家庭、公司等诸多场合实现光伏发电,是普及光伏发电的重要手段。控制器作为其核心部件,决定了光伏并网逆变器的性能与成本。光伏并网逆变器中的关键技术包括电网电压的锁相控制技术、最大功率跟踪技术和孤岛检测技术。本文对此进行了原理性说明,并详细介绍了当前的一些设计方法,同时结合中小功率光伏并网逆变器的特点给出了设计方案和优化思路。阐述了光照突变和阴影遮蔽情况下带来的最大功率跟踪误判的原因,在传统扰动观察法的基础上,提出了带有功率预测和阴影判断的优化算法。针对两级式单相光伏并网逆变器,本文阐述了其工作原理和控制策略。设计了一种双电感式的高增益Boost电路作为逆变器的前级DC-DC变换器,可使系统在较宽的输入电压范围内正常工作。详细分析了后级DC-AC电流内环和电压外环的数学模型与PI校正设计方法,并进行了仿真验证。给出了电网电压前馈、电流预测、直流分量抑制等优化算法。本文选择IRMCF143芯片作为系统的控制器,它是一款片上集成了双核处理器的逆变专用控制器。详细介绍了该控制器的内部结构与运行机制,并给出了通过该控制器进行800W单相光伏并网逆变器系统开发设计的流程与方案,通过控制器内部MCE处理器部分与8051处理器部分相对独立而又有机结合的设计方式,实现了系统性能与成本及开发周期的优化。最后对系统硬件电路进行了设计,搭建了光伏并网逆变系统实验平台,实现了并网运行。对实验波形和结果进行了记录和分析,逆变器性能达到预期指标,额定功率运行时THD小于4%,效率高于93%,同时实现了设计方案中的各项功能。关键词:光伏并网逆变器;双核控制器;最大功率跟踪;PI控制与优化设计哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - II -Abstract Photovoltaic(PV) generation has a bright prospect due to the enormous reserves and pollution-free. Grid-connected PV inverter is an important part of PV generation system. Moderate and small power single-phase grid-connected PV inverter is lowly-investment, more flexible and adaptable which can be used in the household, pany and other occasions. It’s an effective