正文 三相PWM光伏并网逆变器设计

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 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。