【正文】 面就這種方法做詳細(xì)分析2. 主動(dòng)頻率飄移法 (Active Frequency Drift，簡(jiǎn)稱AFD)如圖39所示，在主動(dòng)頻率飄移法中，使光伏并網(wǎng)逆變器輸出的電流波形不是純正弦而是稍有變化形，如圖39所示的波形。電網(wǎng)孤島問題還處在研究階段，根據(jù)文獻(xiàn)檢索的情況，國(guó)外少數(shù)國(guó)家如美國(guó)、澳大利亞的、日本等，已開展了一些這方面的研究，而在國(guó)內(nèi)這方面的研究還比較少。O)、增量導(dǎo)納法(IncCond)以及基于梯度變步長(zhǎng)的導(dǎo)納增量法、模糊控制等。2. 太陽(yáng)能電池等效模型太陽(yáng)能電池組件其IV特性與日射強(qiáng)度S和電池板溫度T有極大關(guān)系，即I=f (V, S, T)。綜上所述，指令矢量的合成方法有多種，不同的方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，其中第二種方法較好，該方法的開關(guān)損耗較小，諧波含量較少。以指令矢量在第一扇區(qū)為例，如圖34所示：圖34 空間矢量的合成方法1Figure 34 Synthetic Method of Space Vectors從圖中合成的開關(guān)波形中看出，在一個(gè)開關(guān)周期中，上橋臂的功率開關(guān)管總共動(dòng)作4次，但是由于生成的PWM波形不對(duì)稱，諧波幅值相對(duì)較大。通過反正切、正弦函數(shù)才能得到夾角的大小以及矢量的作用時(shí)間，但這種方法的實(shí)現(xiàn)需要大量的快速的運(yùn)算，對(duì)控制器的硬件要求很高。近年來，空間矢量控制在PWM整流器控制中也獲得了廣泛的應(yīng)用，各種新方案、新思路不斷涌現(xiàn)，同時(shí)SVPWM的控制方法也更易于采用微處理器數(shù)字實(shí)現(xiàn)。 PWM整流器的雙閉環(huán)控制雙閉環(huán)控制將直流側(cè)電壓采樣作為反饋，與給定參考電壓比較，以比較后得到的誤差值作為電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的輸入，輸出作為交流側(cè)電流幅度的給定，這是電壓控制的基本結(jié)構(gòu)?？紤]電流過零點(diǎn)處附近一個(gè)PWM開關(guān)周期中電流跟蹤瞬態(tài)過程，其波形如圖25。其次，在變流器突加負(fù)載時(shí)，中間直流電壓要能滿足動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的要求，即當(dāng)變流器突加50％負(fù)載時(shí)，在電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)器調(diào)用時(shí)間間隔內(nèi)，中間直流電壓最大波動(dòng)小于ε倍額定電壓，見公式211： （公式211）其中，——額定輸出功率。所以下面的公式成立： （公式26）由公式26可以推導(dǎo)出升壓電感取值為： （公式27）其中：——中間直流電壓； ——太陽(yáng)能池板輸出電壓； ——流過電感的平均電流； ——中間直流電流； ——開關(guān)管開關(guān)頻率； ——開關(guān)管開關(guān)周期； ——開關(guān)管導(dǎo)通占空比。忽略電路中諧波的影響，對(duì)于基波，下面的關(guān)系是成立： （公式25）由公式25可見，在網(wǎng)側(cè)電壓和阻抗一定的情況下，的幅值和相位僅由的幅值以及與的相位差決定。本文采用的逆變器是由IGBT構(gòu)成的電壓型PWM整流器，通過適當(dāng)?shù)目刂?，使整流器工作在逆變工況，達(dá)到將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力的目的。1. 電感電流連續(xù)工作模式見圖22，為設(shè)計(jì)方便以及以后的功能擴(kuò)展，Boost電路中的開關(guān)管使用了一組橋臂的下管T8，上管T7始終關(guān)斷，作為續(xù)流二極管。這兩種光伏發(fā)電系統(tǒng)均可以采用單相或三相逆變器。單級(jí)式發(fā)電系統(tǒng)將太陽(yáng)能池板轉(zhuǎn)換的直流電能通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電能，供給負(fù)載使用或并入電網(wǎng)。論文在第二章將對(duì)系統(tǒng)主電路作詳細(xì)介紹，第三章將對(duì)系統(tǒng)采用的控制策略進(jìn)行分析，第四章將根據(jù)前兩章的內(nèi)容，闡述系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，第五章將給出試驗(yàn)調(diào)試的結(jié)果，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)量到的一些波形，做出分析。關(guān)于此技術(shù)，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)提出了多種跟蹤算法，根據(jù)實(shí)際情況，可適當(dāng)選擇可行的跟蹤方案。市場(chǎng)上主要一些產(chǎn)品包括德國(guó)SMA，瑞士Sputnik公司以及日本的OMRON等。光伏發(fā)電具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：(1) 無污染：絕對(duì)零排放，無任何物質(zhì)及聲、光、電、磁、機(jī)械噪音等的“排放”；(2) 可再生：資源無限，可直接輸出高品位電能，具有理想的可持續(xù)發(fā)展屬性；(3) 資源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地區(qū)之間有豐富與欠豐富之別；(4) 機(jī)動(dòng)靈活：發(fā)電系統(tǒng)可按需要以模塊方式集成，可大可小、擴(kuò)容方便；(5) 通用性、可存儲(chǔ)性：電能可以方便地通過輸電線路傳輸、使用和存儲(chǔ)；(6) 分布式電力系統(tǒng)：將提高整個(gè)能源系統(tǒng)的安全性和可靠性，特別是從抵御自然災(zāi)害和戰(zhàn)略準(zhǔn)備的角度看，它更具有明顯的意義；(7) 資源、發(fā)電、用電同一地域：可望大幅度節(jié)省遠(yuǎn)程輸變電設(shè)備的投資費(fèi)用；(8) 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，由于是模塊化安裝，因此可用于小到太陽(yáng)能計(jì)算器的幾個(gè)毫瓦，大到數(shù)十兆瓦的太陽(yáng)能發(fā)電站。當(dāng)前人類文明的高度發(fā)展與地球生存環(huán)境的快速惡化已經(jīng)形成一對(duì)十分突出的矛盾，它向全世界能源工作者提出了嚴(yán)峻的命題和挑戰(zhàn)。 antiislandingCLASSNO：TM615序本人在研究生學(xué)習(xí)階段，在實(shí)驗(yàn)室參與了IGCT驅(qū)動(dòng)，小功率開關(guān)電源等方面的研究，實(shí)驗(yàn)室已完成了多項(xiàng)蓄電池充放電系統(tǒng)項(xiàng)目的研究，掌握了一些測(cè)量和控制方法，研究生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變器研究。北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 正文碩士學(xué)位論文光伏并網(wǎng)變流器關(guān)鍵技術(shù)研究Research on Key Technologies of Photovoltaic GridConnected Inverter 中文摘要摘要：新能源的使用得到越來越多的推廣，太陽(yáng)能憑借其多方面的優(yōu)點(diǎn)受到全球的高度關(guān)注。 MPPT。此外，大量使用化石燃料已經(jīng)給人類生存環(huán)境帶來了嚴(yán)重的后果。利用太陽(yáng)能發(fā)電，即光伏發(fā)電是指利用太陽(yáng)能電池這種半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽(yáng)光輻射能，并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式。到本世紀(jì)中葉，光伏發(fā)電電量會(huì)占世界總發(fā)電量的10％～20％，成為世界基本能源之一。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上相關(guān)的產(chǎn)品很多，但主要還是進(jìn)口設(shè)備。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要提高系統(tǒng)的整體效率，一個(gè)重要的途徑就是實(shí)時(shí)檢測(cè)光伏陣列的輸出功率，通過一定的控制算法預(yù)測(cè)當(dāng)前工況下陣列可能的最大功率輸出，從而改變當(dāng)前的阻抗情況，調(diào)整光伏陣列的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近，這一過程就稱之為最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)，相應(yīng)的技術(shù)稱之為最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)。本論文所做的25kW光伏并網(wǎng)變流器就是與北京能高自動(dòng)化技術(shù)有限公司合作而設(shè)計(jì)開發(fā)的產(chǎn)品。本文采用并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，見圖21：圖21雙極式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)Figure 21 Photovoltaic Power Generating System光伏發(fā)電系統(tǒng)按照系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為單級(jí)式發(fā)電系統(tǒng)和雙級(jí)式發(fā)電系統(tǒng)。在控制上相對(duì)簡(jiǎn)單，但直流變換器增加了系統(tǒng)損耗，一般應(yīng)用于中小功率場(chǎng)合。根據(jù)電感電流是否連續(xù)，升壓變換器可以分為連續(xù)工作模式、不連續(xù)工作模式和臨界連續(xù)工作模式。隨著半導(dǎo)體器件的不斷發(fā)展以及控制技術(shù)的日趨成熟，逆變器得到了良好發(fā)展。下面以單相PWM整流器為例，分析它的功能工作原理： 圖23 PWM整流器模型電路 Figure 23 Model Circuit of PWM Rectifier圖23為PWM整流器電路模型，由交流回路、功率開關(guān)管橋路以及直流回路組成。設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮電流臨界連續(xù)和電流紋波要求這兩個(gè)方面： 按電流臨界連續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)，電感L1取值應(yīng)滿足：開關(guān)管導(dǎo)通期間上升的電流在開關(guān)管關(guān)斷期間剛好減小為零，即流過電感的平均電流為開關(guān)管導(dǎo)通期間電流增量的一半。對(duì)于采用SVPWM算法的PWM整流器，其直流側(cè)紋波電流有效值約為相電流有效值的55％，%，電容值應(yīng)滿足下述關(guān)系： （公式210）其中，——流過電容的紋波電流； ——a相電流有效值； ——電容上的紋波電壓； ——PWM整流器開關(guān)管開關(guān)頻率。 首先分析滿足快速電流跟蹤要求時(shí)的電感設(shè)計(jì)。電壓外環(huán)的主要作用是控制PWM整流器的直流側(cè)電壓，電流內(nèi)環(huán)的主要作用是按電壓外環(huán)輸出的電流指令進(jìn)行電流控制，從而真正意義上實(shí)現(xiàn)中間直流電壓的穩(wěn)定控制。早期由日本學(xué)者在20世紀(jì)八十年代初針對(duì)交流電動(dòng)機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)而提出的，其主要思路在于拋棄了原有的正弦波脈寬調(diào)制（SPWM），而是采用逆變器空間電壓矢量的切換以獲得準(zhǔn)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而在不高的開關(guān)頻率(1K3KHz)條件下，使交流電機(jī)獲得了較SPWM控制更好的性能，主要表現(xiàn)在：SVPWM提高了電壓型逆變器的電壓利用率和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，同時(shí)還減小了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。圖32復(fù)平面中的基本矢量分布Figure 32 Basic Space Vectors of VSR2. SVPWM的簡(jiǎn)化算法實(shí)現(xiàn)在實(shí)際的計(jì)算中，指令矢量一般給定為兩相靜止坐標(biāo)系下矢量在坐標(biāo)軸上的分量。(1) 將零矢量或均勻分布在矢量的起、終點(diǎn)上，然后依次由靠近所在扇區(qū)的兩個(gè)電壓矢量按三角形方法合成?？梢钥吹竭@種合成方法的諧波幅值更小，但因其一個(gè)開關(guān)周期中動(dòng)作次數(shù)增多，開關(guān)損耗相對(duì)增大。O)、增量導(dǎo)納法(IncCond)、恒定電壓法(CV)或短路電流法(SC)、寄生電容法(PC)和線性電流法(LC)以及基于爬山法或擾動(dòng)觀測(cè)法的改進(jìn)自適應(yīng)算法；非自尋優(yōu)算法則是根據(jù)外界環(huán)境因素(如光照和溫度)的變化，利用數(shù)學(xué)模型或查表方法確定最大功率點(diǎn)，典型的算法為曲線擬合法。（2）自尋優(yōu)算法：自尋優(yōu)算法一般包括恒定電壓法(CV)或短路電流法(SC)、擾動(dòng)觀測(cè)法(Pamp。雖然出現(xiàn)這種情況的概率并不高，但在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的情況下，孤島效應(yīng)必須萬無一失地得以防止。主動(dòng)式檢測(cè)方法包括：功率擾動(dòng)法，頻率擾動(dòng)法等。從圖39中我們可知，由于加入了死區(qū)時(shí)間，電流的基波成分波形與波形存在一個(gè)相位差,二者的位置關(guān)系如圖310所示。 主程序主程序流程圖如圖41所示：DSP上電后，首先進(jìn)行初始化操作，完成對(duì)各寄存器， 圖41主程序流程圖Figure 41 Main Procedure ChartGPIO口的初始設(shè)定，在進(jìn)入主循環(huán)，主循環(huán)中主要系統(tǒng)的頂層邏輯控制，如通訊控制，數(shù)字量輸入輸出控制等。這種故障一般是比較嚴(yán)重的故障?？己俗兞髌飨到y(tǒng)是否工作正常；開關(guān)動(dòng)作是否正常；空載輸出情況是否正常；系統(tǒng)耐壓情況是否正常。負(fù)載試驗(yàn)考核了變流器的工作性能。下表是測(cè)溫槍測(cè)得的數(shù)據(jù)：時(shí)間（分）環(huán)境溫度散熱器IGBT模塊外殼溫度直流電容外殼溫度變壓器溫度交流電感溫度升壓電感采樣電阻溫度02222222222222222152233352537334658302242452743486392452246502850627693602249532955668593752250543058719193902251543058719294從上表可以看出，經(jīng)過90分鐘，各器件的溫度基本穩(wěn)定，未超過各器件的極限值，試驗(yàn)通過。本文對(duì)太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入的研究，取得了一定的成果，但由于學(xué)識(shí)水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及時(shí)間等的限制，在很多方面做得還不夠完善：（1）由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，沒有進(jìn)行完整的實(shí)驗(yàn)，如未進(jìn)行輸出電壓不對(duì)稱試驗(yàn)，諧波含量測(cè)試，抗干擾試