基于MATLAB的单相逆变器并网控制技术仿真研究

毕业论文

基于MATLAB 的单相逆变器并网控

制技术仿真研究

学生姓名： 学号：

学

系

专 指导教师：

2013年6月 雒瑞阳 09050444X47 信息商务学院

中北大学

毕业论文任务书

学院、系：信息商务学院、信息与通信工程系专业：电气工程及其自动化

学生姓名：雒瑞阳学号：09050444X47

论文题目：基于MATLAB的单相逆变器并网控制

技术仿真研究

起迄日期: 2013年月日~ 2013年月日指导教师:李静

系主任:王明泉

发任务书日期: 2013年月日

任务书填写要求

1．毕业论文任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在系的负责人审查、签字后生效。此任务书应在毕业论文开始前一周内填好并发给学生；

2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；

3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业论文完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系主管领导审批后方可重新填写；

4．任务书内有关“学院、系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号（如02011401X02），不能只写最后2位或1位数字；

5．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。

毕业论文任务书

毕业论文任务书3．对毕业论文成果的要求：

毕业设计说明书

相关英文资料翻译

4．毕业论文工作进度计划：

起迄日期工作内容

年

月日~月日

月日~月日

月日~ 月日月日~ 月日月日~ 月日查阅资料，了解课题背景，掌握基本技术，制定设计思路，完成开题报告；

完成系统方案设计，完成系统仿真设计，并对结果进行分析

撰写毕业论文说明书并修改完善

翻译资料及论文修改等

论文答辩

中北大学2013届本科毕业论文

2013届本科毕业论文

基于MATLAB的单相逆变器并网控制技术仿真研究

摘要：能源危机加速了人类对可再生能源的研究和开发，风力发电已发展成为可再生能源中技术最成熟、最具发展潜力的发电方式之一。

本文针对中小型风力发电系统中单相并网逆变器的控制技术及其相关问题展开研究。并网系统采用交-直-交结构，本文主要研究后级DC-AC变换，对单相并网逆变器做了总体设计，各个功能模块单元也做了详细介绍。逆变电路采用单相全桥结构，对其工作状态做了分析，采用单极性SPWM调制技术控制开关管的开通和关断，对主电路的器件选型给出了设计方法。

单相并网逆变器采用电压源输入控制输出电流的方式，分析了间接电流控制和直接电流控制各自的特点，并介绍了两种常用的直接电流控制方法：滞环控制和三角波比较控制。本文采用三角波比较控制，建立了电流闭环控制系统的数学模型。并针对PI控制器搭建了Simulink仿真模型。

文中给出了单相并网逆变器各个功能模块具体硬件电路的设计方法。同时介绍了软件设计的整体思路。为实现并网电流与电网电压同频同相，锁相环的设计很重要。本文设计的锁相环利用DSP捕捉电网电压上升沿来实现。

关键词：风力发电，单相并网逆变器，正弦脉冲宽度调制，锁相环

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题研究背景及意义 (1)

1.2 国内外发展情况 (2)

1.3 本课题要解决的问题 (3)

2 单相并网逆变器的总体设计 (3)

2.1 单相并网逆变器拓扑结构 (3)

2.2 单相并网逆变器的总体设计及功能划分 (5)

2.2.1 系统主电路拓扑 (5)

2.2.2 系统总体设计及各组成部分介绍 (6)

2.3 单相并网逆变器的基本原理 (8)

2.4 系统主电路参数设计 (8)

3 并网逆变控制系统硬件设计 (10)

3.1 TMS320F2808DSP及开发环境CCS介绍 (10)

3.2 并网逆变控制系统的硬件设计 (11)

3.2.1 辅助电源设计 (11)

3.2.2 电压检测电路的设计 (12)

3.2.3 电流检测电路的设计 (13)

3.2.4 过零检测电路设计 (13)

3.2.5 IGBT驱动电路设计 (14)

4 并网逆变控制系统的软件设计 (14)

4.1 软件总体设计 (14)

4.2 主程序设计 (15)

4.3 定时器下溢中断程序设计 (15)

4.4 捕捉中断程序设计 (17)

4.5 故障保护中断程序设计 (18)

5 并网逆变器控制策略的研究与实现 (20)

5.1 SPWM技术简介 (20)

5.2 逆变器并网运行时的控制策略分析 (23)

5.2.1 并网逆变器的输出控制 (23)

5.2.2 并网电流控制策略研究 (24)

5.2.3 并网电流闭环控制系统数学模型 (26)

5.2.4 PI控制器参数设计 (27)

6 基于SPWM的并网系统MATLAB/Simulink仿真 (29)

6.1 MATLAB简介 (29)

6.2 仿真模型的建立 (29)

6.3 模型各部分参数设置 (30)

6.4 仿真结果 (32)

6.5 仿真结果分析 (34)

7 结论 (34)

参考文献 (36)

致谢 (39)