三相光伏并网逆变器软件框架ppt课件
光伏逆变器全面分析ppt课件
一、什么是逆变器？
Omnik 欧姆尼克 I 3
直流-电压
太阳能逆变器
IGBT
Sinusfilter 交流-电压
380 V 50 Hz
ppt课件.
3
一、光伏逆变器分类 逆变按照功能来分，主要分为并网逆变器及离网逆变器
离网逆变器
并网逆变器
离网逆变器输出的是电压，主要用于储能系统，以及偏远地区电网无法抵达 的地方。 并网逆变器输出的是电流，主要用于并网系统，通过发电给电网获得收益或 者自用。
监控布线复杂
监控布线简单
维护要求
维护简单
维护及其复杂
系统可靠性要求
可靠性高
可靠性低
电池板选择
一个项目可多种电池板
一种电池板
MPPT追踪
非常高
一般
江苏艾索新能源股份有限公司 EverSolar
24 24
四、逆变器的选型
总结（视频）
1.组串型逆变器的功率范围一般会20KW以内，因此能够覆盖的项目一般会在500KW以内，具体需 要视实际的设计而定
算
▪ 加州效率ŋ cec：在不同功率点按照加洲当地气象条件的加权公式计算
▪ MPPT效率ŋmppt：反应逆变器最大功率点跟踪的精度 ▪ 整机效率ŋtot：在某个直流电压下ŋeuro和ŋmppt 的乘积
15
OM三N、IK逆光变器伏的主逆要参变数和器含义简介 逆变器的主要参数
▪ Internal overvoltage protection ▪ DC Insulation monitoring ▪ Earth fault protection ▪ Grid monitoring ▪ Earth fault current monitoring ▪ Islanding protection
三相光伏并网逆变器拓扑结构及其控制方案PPT课件
10
0
5 10 15 25 30 35
U/V
环境参数不变时
.
光照变化时变化时
7
三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
输入控制 输出控制
采用电压源型控制
若以电流源方式控
制逆变器，需要在
直流侧串联大电感。
.
导致系统响应变慢。
采用电流源型控制
输出电压被电网电 压钳位住，控制复
杂精度低。
8
中点钳位式逆变器拓扑结构及其控制方案
移相PWM
.
11
H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
.
另一种H桥级联式三相光伏并网逆变器
12
H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
阶梯波控制的SPWM
.
13
H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
混合H桥级联式三相光伏并网逆变器
.
14
直流母线式逆变器拓扑结构及其控制方案
L1
VD1
C1
C2
V7
PV
L1
100 75
50
温度升高
25
0
5 10 15 20 25 30
温度对U-P曲线的影响
5
三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
.
6
三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
P/W P/W
50
40
30
20 P1
10
P0
0
5
Pn
P3
P2
P4
10 15 25 30 35
U/V
50
40
P0
30
Pn
P2
P1
20
VD1
三相逆变器PPT课件
电流足以使保护熔断器熔断，因此逆变器电流一般都有输入缓冲电路。其工
作原理为：在输入端施加电压时，先通过缓冲电阻R0对电容充电，当电容电
压充到一定值时（比如540V），KM2吸合，将R0短路。只有在电阻R0短路
后，2三02相1/3/逆9 变电路才能启动工作。
5
四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成
综合控制柜
2021/3/9
14
第五节 25T–2×35kVA＋12kVA逆变器的使用与故障
(一)使用中应注意的基本问题 1．必须注意输入DC600V和DC110V的极性不能接反。 2. 两个逆变器的输出不能并联，逆变器的输出三相禁止接入其他电源。 3．逆变器工作之前，最好能测量负载三相是否平衡，是否存在短路。 4．启动时先合DC110V控制电源再合主电源，停止时先断主电路电源，再断控制电 源，禁止工作中突然断开控制电源。 5．避免逆变器在空载输出情况下，突加全部空调负载（控制电源正常，空调主电 路开关由断开状态突然合闸）。 6．模拟量控制线、数字信号线和通信线采用屏蔽线，屏蔽层靠近逆变器的一端接 在控制电路的公共端（COM），另一端悬空。 7．开关量、控制信号线可以不用屏蔽线，但同一信号的进出两根线尽可能使绞在 一起。 8．两台逆变器分别接地，不允许两逆变器的地线连接后在接地
四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成
5．交流滤波电路
由L1～L3和C1～C3组成，主要是将逆变器输出的PWM波变成准正弦波。早
期的逆变器输出波形PWM波，谐波含量高，很多负载无法适应。根据铁道
部新的技术条件要求，25T客车使用的逆变器输出为正弦波。由于驱动和保
护技术的不断完善，使逆变器的调制频率提高，最高可达到6k～8k，因而滤
4．桥式三相逆变电路
光伏并网逆变器基础知识培训PPT课件
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12
逆变器基础知识
单相推挽式逆变器拓扑结构
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逆变器基础知识
17
光伏并网逆变器基础培训
2.光伏并网逆变器的 拓扑结构
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光伏并网逆变器拓扑结构
光伏并网逆变器概述
光伏并网逆变器是将太阳能电池板输出的直流电转换成符合电网要求的交流 电再输入电网的设备，是并网型光伏系统能量转换和控制的核心。 光伏并网逆变器其性能不仅是影响和决定整个光伏并网系统是否能够稳定、 安全、可靠、高效的运行，同时也是影响整个系统使用寿命的主要因素
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光伏并网逆变器拓扑结构
光伏并网逆变器基本功能
逆变功能： 将光伏阵列发出的直流电转换为符合电能质量要求的交流电
最大功率点跟踪（MPPT）功能： 根据光照强度实时调节控制变量、保证系统输出最大功率
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逆变器基础知识
电力——交流和直流两种 从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流。
电力变换四大类 交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流
光伏并网逆变器原理(详细)PPT课件
Page 1
内部资料
讨论内容：
一、常见光伏并网逆变器的拓扑结构
二、光伏并网逆变器相关技术要点
2.1 效率
2.2 直流输入电压适应范围
2.3 可靠性（保护配置方式和种类）
2.4 并网电流谐波
2.5 逆变控制策略
2.6 最大功率点跟踪方式
2.7 锁相技术特点
2.8 孤岛效应检测技术
•直接逆变系统 •工频隔离系统
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一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
• 高频隔离系统
• 高频升压不隔离系统
Page 5
• 多DC-DC（MPPT）、
单逆变系统
1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
1.1 直接逆变系统
Page 6
1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
直接逆变系统的优缺点
优点：
•省去了笨重的工频变压器：高效率（>97%）、重量轻、结构简单。
成本低。 缺点： (1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压， 对人身安全不利。 (2) 直流侧太阳电池MPPT电压需要大于350V。这对于太阳电池组 件乃至整个系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象。
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1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
1.2 工频隔离系统
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1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
2.9 监控软件和附件
三、 阳光电源相关产品介绍
Page 2
四、 相关业绩
一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
Page 3
• 光伏并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、计量装置及配电系
统组成。
• 太阳电池产生直流电能。
• 通过光伏并网逆变器直接将电能转化为与电网同频、同相的正弦波电
光伏逆变器演示课件
6.1 光伏逆变器概述
6.1.1 光伏逆变器的分类
输出波形
方波逆变器 阶梯波逆变器 正弦波逆变器
逆变器的分类
运行方式
输出交流电相数
离网逆变器 并网逆变器
单相逆变器 三相逆变器
功率流动方向
单向逆变器 双向逆变器
功率较小(<4kW)的光伏发电系统一般采用正弦波逆变 器。
逆变器的显示功能主要包括：直流输入电压和电流的
6.2 光伏逆变器的原理电路
控制电路输出的开关控制信号：方波、阶梯波、脉宽调 制方波、脉宽调制三角波和锯齿波等；后三种脉宽调制的 波形都是以基础波作为载波，正弦波作为调制波，最后输 出正弦波波形。普通方波和被正弦波调制的方波的区别如 图6-9所示。普通方波信号是连续导通的，而被调制的方波 信号要在正弦波调制的周期内导通和关断N次。
6.2 光伏逆变器的原理电路
2.并网逆变器的电路原理 （1）三相并网逆变器电路原理 三相并网逆变器输出电压一般为交流380V或更高电压， 频率为50/60Hz。三相并网逆变器多用于容量较大的光伏发 电系统，输出波形为标准正弦波，功率因数接近1.0。 三相并网逆变器电路分为主电路和微处理器电路两部分： 主电路主要完成DC-DC-AC的转换和逆变过程；微处理器 电路主要完成系统并网的控制过程。 并网控制的目的：使逆变器输出的交流电压值、波形、 相位等维持在规定的范围内，因此，微处理器控制电路要 完成电网相位实时检测、电流相位反馈控制、光伏方阵最 大功率跟踪以及实时正弦波脉宽调制信号发生等内容。
6.2 光伏逆变器的原理电路
6.2.3并网型逆变器的电路原理
并网逆变器不仅要将太阳能光伏发电系统输出的直流电 转换为交流电，还要对交流电的电压、电流、频率、相位 与同步等进行控制，还要解决对电网的电磁干扰、自我保 护、单独运行和孤岛效应以及最大功率跟踪等技术问题。
光伏并网逆变器的电路拓扑共55页PPT
光伏并网逆变器的电路拓扑
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
光伏逆变器技术培训(PPT49页)
总电流谐波畸变 率THD=1.08% （满功率时）
电能质量
总电流谐波畸 变率THD=4.55% （四分之一功率时）
机柜
采用四柜体结构直流柜逆变柜控制柜交流输出柜 1 2 3 4
辅助电源
交流电源直流开关电源 UPS电源（或电容储能供电）现场的交流电源取电方式
散Hale Waihona Puke 和风机额定功率下（常温）IGBT模块的总体热功耗约3.6kW电抗器热功耗 （三相电抗器总功耗2.5kW， 115℃，满载） 其他（电容，熔断器，风机等）约1.4KW柜内总热功耗： 约7.5KW（环境温度升高时， 总功耗也增加） 高原应用中，要考虑极端环境温度和散热效率等问题
直流支撑电容
支撑薄膜电容规格 420µF/1100V 42A electronicon （60） 100000h, （t ≤ 70℃） 高频吸收电容 1.5~2uF/1200V/IGBT AVX
逆变桥部分
控制和保护
大功率逆变器的控制部分—跟踪电网 跟踪电网（软件锁相环技术（PLL））
控制和保护
大功率逆变器的控制部分要完成的任务—直流到交流的转换 直流到交流的变换原理 单相逆变原理 三相逆变原理
控制和保护
单相逆变原理：
控制和保护
控制和保护
视在功率、有功功率和无功功率：
控制和保护
大功率逆变器的控制部分—跟踪电池板跟踪电池板（MPPT: 最大功率跟踪） 使逆变器始终工作在太阳能电池板阵列的最大输出功率点（附近），以充分发挥电池板 潜力。
控制和保护
大功率逆变器的控制部分要完成的任务—跟踪电池板跟踪电池板（MPPT: 最大功率跟踪） 薄膜电池板与晶硅电池板
机柜
采用四柜体结构直流柜逆变柜控制柜交流输出柜 1 2 3 4
三相光伏并网逆变器软件框架
u
o
A
1.4.1.矢量控制原理02
三相逆变器的开关信号(Sa，Sb，Sc)可以产 生8种基本工作状态，如图2-4所示，即：100、 110、010、011、001、101、111、000，这 八个矢量就称为基本电压矢量，可分别命名为 U0(000)、U1(001)、U2(010)、U3(011)、 U4(100)、U5(101)、U6(110)、U7(111) 。 在八种矢量中U0、U7称为零矢量，其余六个 基本电压矢量是有效的，称做非零矢量。
2.1.监控系统说明 2.2.通信拓扑结构 2.3.通信协议说明 2.4.触控显示软件 2.5.汇流采集软件 2.6.数据采集系统 2.7.后台监控软件 2.8.远程遥信软件
1.1.电路拓扑分析
1.1.1.主控系统概述 1.1.2.系统硬件框图 1.1.3.系统硬件拓扑 1.1.4.等效硬件拓扑 1.1.5.硬件拓扑分析
U 0,U 0,
U U
3
同理可得其他扇区条件如下
1.4.2.矢量控制扇区判断03
U ref 落在第Ⅰ扇区的充要条件 为 : U 0, U 0, U U 3
U ref 落在第Ⅱ扇区的充要条件 为 : U 0, U 3 U U ref 落在第Ⅲ扇区的充要条件 为 : U 0, U 0, U ref 落在第Ⅳ扇区的充要条件 为 : U 0, U 0, U U 3
并网光伏发电Matlab仿真PPT
三相光伏发电系统并网光伏发电系统结构框图如图所示。
系统可分为3个部分：光伏电池阵列(PV)、功率变换器和并网控制器PV功率变换器并网控制器电网直流侧电压、电流交流侧电压、电流并网光伏系统逆变器并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。
通过光伏组件将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后转换后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。
❖逆变器的特点：逆变器的主要特点包括：❖（1）要求具有较高的效率由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。
❖（2）要求具有较高的可靠性目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。
❖（3）要求输入电压有较宽的适应范围由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。
特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。
并网逆变器的电路结构：上图为并逆变器内部功能模块框图。
光伏输入在逆变器直流侧汇总，升压电路将输入直流电压提高到逆变器所需的值。
MPP 跟踪器保证光伏阵列产生直流电能能最大程度地被逆变器所使用。
IGBT 全桥电路将直流电转换成交流电压和电流。
保护功能电路在逆变器运行过程中监测运行状况，在非正常工作条件下可触发内部继电器从而保护逆变器内部元器件免受损坏。
逆变器的控制方案：逆变器的控制方法主要有采用经典控制理论的控制策略和采用现代控制理论的控制策略两种。
（1）经典控制理论的控制策略1、电压均值反馈控制他是给定一个电压均值，反馈采样输出电压的均值，两者相减得到一个误差，对误差进行PI调节，去控制输出。
他是一个恒值调节系统，优点是输出可以达到无净差，缺点是快速性不好。
光伏逆变器系统控制PPT课件
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• 2号：光伏断开附件 • 有一个手动开关S2，可以断开光伏组件的电压；还有一个继电线圈控制的 接触器K2。 • CT4是电流互感器，来显示系统产生的直流电流的大小。
a 太阳能电气系统隔离开关 b 太阳能电功率表（系统仪表） c 两个小逆变器的开断(隔离)开关 d 太阳能电气系统电缆分线箱 e 太阳能系统连接箱(两个隔离变压器) f 两个小型逆变器
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第27页/共42页
• 脉宽调制逆变器 • 另一种对逆变器进行电压调节和频率调节控制的方法是使用脉宽调制控制。 • 这种控制利用的是晶体管不同频率的开通和关断。它提供特定的波形控制得 到在特定时间开通和关断的多样方波周期，来产生交流正弦波的整体形状。 • 波形的整体形状看起来和六脉动逆变器信号很相似，它实际上是由多种方波 脉冲叠加而成的，这些方波脉冲是由晶体管快速开断形成的。由于晶体管的 偏置可以控制，所以每个方波脉冲的电压大小可以调节以使得整个方波系列 形成正弦波的形状。 • 也可以调节每个方波脉冲的宽度以改变形成的交流正弦波的脉冲的周期。 • 早期的脉宽调制电路使用晶闸管，现代电路更倾向于使用晶体管，因为它们 具有更强的耐大电流的能力，可以高达１５００Ａ． 联系：谐波概念中讲到的傅里叶级数的原理。
现在通常会在开关模式供电（ＳＭＰＳ）中看到换流电路。
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第23页/共42页
• 使用晶体管的六脉动逆变器 • 用4个晶体管来代替4个晶闸管的逆 变器的电路图 • 波形图更像传统的交流正弦波 • 完成正弦波的正半周和负半周需要 6个脉动，因此这种类型的逆变器 被称为六脉动逆变器。逆变器的交 流输出电压两极被标为Ｍ１和Ｍ２。 • 虽然输出的交流正弦波有６个阶段， 但是对于电动机及其他负荷来说和 传统的平滑交流正弦波没有差别。 • Ｍ１和Ｍ２的交流电压可在０到直 流电压的最大值之间改变。
光伏逆变器技术培训PPT课件
散热片
为了降低成本，多为压合的 散热器工艺，利用现成的标准 齿片压合，成本低，但散热效 果略差。 整体用一套模具浇铸，热阻 最小，散热效果好，成本也较 高。 利用预埋热管，散热效果最好 ，但成本也最高。
控制和保护
大功率逆变器的控制部分要完成如下几个基本任务：
• 跟踪电池板（MPPT: 最大功率跟踪） 充分发挥电池板的发电潜力
光伏发电系统之 逆变器（大功率）
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➢ 目前国内主要发电形式（2012）： ➢ 火力发电：目前主要的发电形式，全国总装机已经突破1000GW ➢ 水力发电：重要的发电形式，全国总装机200多GW ➢ 风力发电：全国总装机约70GW ➢ 核电：全国总装机约20G ➢ 光伏发电：全国总装机约5GW
对未来世界能源利用形式的预测
地热
光热
光伏 和 光热
风力 生物质 生物质 水力 核电 天然气 煤炭 石油
光伏发电系统
典型应用形式
• 并网应用 太阳升起，达到并网条件，接触器闭合联网，开始发电
典型应用形式
• 应用现场
2:10
逆变器主要构成部分
• 主要参数、系统构成和主回路拓扑
• 直流输入部分 • 逆变部分（IGBT模块和驱动器） • LC滤波器和交流输出 • 二次电路 • 控制和保护 • 散热 • 机柜
LEM
• 电压传感器
NV100-400
南车时代
• 交流EMI滤波器 HCWMGF-1300HV PREMO
输出并网变压器
• 逆变器本身不带变压器，根据现场实际情况选配升压变压器 可以是单机400V电压，或10kV以上电压
光伏并网逆变器工作原理及太阳能电池特性ppt课件
图维持不变，这就是说，电源上的电压是恒定的， 从欧姆定律来看，就是电源电压V不变，I和R可 以变化，即V=IR
对于电流源，电源输出到负载的电流试图不 变，也就是来自电源的电流不变。这并不常见， 但确实存在，并且在许多场合得到应用，也遵从 欧姆定律，即V=IR
图中的U1为逆变器， U0为电网，Z1逆变器和电 网间的线路阻抗，i1是并 网电流，它们之间的关系 是i1=U1-U0/Z1，也就是要 实现并网，必须符合 U1>U0，这就是在直流电 压过低时不能并网的原因。
6
并网逆变器拓扑结构
现在，各个逆变器厂家的拓扑结构大同小异，最常见 的就是这种电压型电路拓扑结构，电压型就是直流母线侧 用大容量电容来支撑电压，如下图：
13
并网逆变器原理
14
并网逆变器原理
光伏并网逆变器通过检测直流电压、 电流和电网交流电压、电流来控制逆变器 三相逆变模块，由数字控制系统发出 PWM驱动信号，使逆变器发出与电网电 压同频、同相的交流电。
下图是我公司并网逆变器运行原理框 架图：
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并网逆变器原理
16
谢谢大家！
17
有源逆变的典型特点是其输出端也是连 接到一个电源上，因此形象称有源逆变。 逆变器是做为一个电源把其自身能量输送 到另一个电源的过程就是并网发电。
5
并网逆变器拓扑结构
3.并网发电 光伏并网发电就是以电池板组件和逆变器作为一个电
源把光照转换的电能输送到电网这个无限大容量的电源中 供电网中的负载使用。如图所示:
在实际的光伏系统中，太阳能电池的输出功率同时受 到辐照强度S和电池温度T共同影响
12
三相光伏并网逆变器
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 A nd 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 qualityof 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 controllerto 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)4.3 IGBT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)5.4 DSP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。
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1.主控芯片：TMS320F28335PGFA 2.逻辑芯片：EMP570T144 3.模数芯片：AD7606BSTZ
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1.1.2.总体硬件框图
禾力500kW光伏并网逆变器主机
太阳能电 池
光伏汇流 箱
+
EMI
IGBT
EMC
变压器
~ ~ ~
电网
本地及远程遥 信遥测遥控系
统
直流开 关控制
PWM 驱动及光纤
电流采样
电压采样
SCI通讯
显示控 制系统
主控制系统
IGBT温 度检测
交流开 关控制
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1.1.3.系统硬件拓扑
D1
T1
T3
T5
L
+
C1 +
L
PV
_
L
T2
T4
T6
KM1
e~
~
~
负载1
负载2
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1.1.4.等效硬件拓扑
由于本系统为500kw并网系统，变压器外接，不包含
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225 233 241 249
KB
KC
AB
BC
CA
1.2.3.帕克变换分析01
令alpha轴随角频率逆时针转动并使之为d轴，垂直于d轴设q轴， 得帕克变换，其中d为有功，q为无功
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1.1.电路拓扑分析
1.1.1.主控系统概述 1.1.2.系统硬件框图 1.1.3.系统硬件拓扑 1.1.4.等效硬件拓扑 1.1.5.硬件拓扑分析
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1.1.1.系统硬件概述
系统主控部分主要功能
完成实时数据采样 完成故障信息判断 完成实时数据上传 完成闭环控制计算 完成驱动波形生成
R Liid q1 0
0ed 1eq
dt
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1.2.3.帕克变换分析04
由上述分析可知：经过坐标旋转变换后，三相 对称静止坐标系中的基波正弦变量将转化成同 步旋转坐标系中的直流量，简化了控制系统的 设计，但从dq轴状态方程可以看出，这是一个 强耦合系统，q轴电流的变化对d轴的电流有影 响，而d轴电流的变化对q轴也有影响，即d、q 轴电流除受控制量Ud、U。影响外，还受耦合 项、扰动和网侧电压的影响。
经运算可得dq轴最终状态方程如下-2。
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1.3.1.解耦控制原理03
ud uq
(kip (kip
kii s kii s
)(id* id ) Liq )(iq* iq ) Lid
ed eq
(1)
did
dt diq
R
(kip L
kii s
)
dt
0
R
在系统之内，因此整体拓扑分析时可将变压器等效 为电网一部分，考虑线路阻抗及光伏电池板的等效 电阻，系统可以等效如下拓扑结构。
Idc
RL Udc
EL
T1 A ua
T4
T3 B ub
T6
T5
C uc
T2
Ik(k=a,b,c)
A B C
Ea N Eb
Ec
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1.1.5.硬件拓扑分析01
如等效硬件拓扑图
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1.3.解耦控制原理
1.3.1.解耦控制原理 1.3.2.解耦控制框图
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.3.1.解耦控制原理01
由dq轴的状态方程可得
u ud q1 0
1 0L Ld dd dd qiittR L
R Liid q1 0
0ed 1eq
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1.3.1.解耦控制原理02
由于dq变换之后系统是一个强耦合系统且受网 侧电压的影响，因此需要采样前馈解耦控制策 略。由于耦合相为、因此需对这两项解耦，同 时加入网压前馈。控制采用PI控制。可设计的 控制方程如下-1。
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1.2.1.克拉克变换分析01
对abc三相进行克拉克变换
β b
c
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a
α
1.2.1.克拉克变换分析02
由上图可知 （2/3系数见1.2.2分析）
xx3211
1 2 3
2
1223xxxbacCab cxxxbac
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1500
1000 KA
500
-500
-1000
-1500
0
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Software Design
-PV500KTL Solar Inverter
ChenGe 2012-07-17
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Introductions
系统软件
1.主控软件
DSP部分控制软件 CPLD逻辑控制软件
2.监控软件
ARM触控显示软件 汇流箱数据采集软件 数据采集器通讯软件 上位机后台监控软件 远程遥信及下发软件
根据基尔霍夫电U压a 定律R可i a得：L
di a dt
ea
U
b
Ri b
L
di b dt
eb
U
c
Ri c
L
di c dt
ec
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1.1.5.硬件拓扑分析02
写成矩阵形式如下：
ua R ub0
0 R
0ia L 0ib0
0 L
0 0d dtiib ae eb a
uc 0 0 Ric 0 0 L ic ec
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1.1.5.硬件拓扑分析03
可得abc轴状态方程如下 ：
Lddait R 0 Lddbit 0 R
0 ia 1 0 0ua 1 0 0ea 0ib0 1 0ub0 1 0eb
Ldci 0 0 Ric 0 0 1uc 0 0 1ec
dt
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1.2.坐标变换分析
1.2.1.克拉克变换分析 1.2.2.等长变换和等功率变换分析 1.2.3.帕克变换分析
0 (kip
L
kii s
)
id iq
kip
kii s
L
iidq**
q β
b
U
d
a
α
c
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1.2.3.帕克变换分析02
由上图可得
xd xq
cos t sint
sintx costx
Cd
x qx
x x
csionstt
sintxd cost xq
Cd
xd qxq
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1.2.3.帕克变换分析03
可得dq轴状态方程如下
L Ld ddd qiit1 0
1 0u ud qR L
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目录
1.主控软件
1.1.电路拓扑分析 1.2.坐标变换分析 1.3.解耦控制原理 1.4.矢量控制原理 1.5.软件锁相原理 1.6.最大功率跟踪 1.7.孤岛效应研究 1.8.电压跌落研究
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目录
2. 监控软件
2.1.监控系统说明 2.2.通信拓扑结构 2.3.通信协议说明 2.4.触控显示软件 2.5.汇流采集软件 2.6.数据采集系统 2.7.后台监控软件 2.8.远程遥信软件