【導讀】電功能集于一體，可以進一步拓展其應(yīng)用范圍并簡化結(jié)構(gòu)和減少投資。網(wǎng)發(fā)電與獨立供電的系統(tǒng)集成，下面是本文所做的工作。式的切換與控制。死區(qū)對輸出波形的影響和補償方式。反饋的復(fù)合控制策略，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性都滿足要求。行最大功率跟蹤的控制策略，實現(xiàn)了光伏陣列的真正最大功率點跟蹤。

　　

【正文】 非線性負載擾動等情況的存在，尤其是在瞬態(tài)過程中電網(wǎng)電壓的波形會發(fā)生畸變。電網(wǎng)電壓波形的畸變會直接影響著系統(tǒng)控制的效果，因此間接電流控制方法控制電路復(fù)雜、信號運算過程中要用到電路參數(shù)、對系統(tǒng)參數(shù)有一定的依賴性、系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度也比較慢。 2. 直接電流控制 通過運算求出交流電流，再引入交流電流反饋，通過對交流電流的直接控制，使其跟蹤指令電流值。根據(jù)直接電流控制的概念，對于并網(wǎng)型逆變器來說為了獲得與電網(wǎng)電壓同步的給定正弦電流波形，通常用電網(wǎng)電壓信號乘以電流有功給定，產(chǎn)生 正弦參考電流波形，然后使其輸出電流跟蹤這一指令電流。該控制方式具有控制電路相對簡單、對系統(tǒng)參數(shù)的依賴性低、系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點。 并網(wǎng)逆變器的 SPWM 技術(shù) 正弦脈寬調(diào)制技術(shù) (SPWM 技術(shù) )，即用所期望得到的正弦波作為調(diào)制信號，三角波作為載波，當三角波與正弦波相交時，用交點來控制開關(guān)管的通斷，就可以得到一組等幅而脈沖寬度正比于正弦曲線函數(shù)值的矩形波。根據(jù)調(diào)制電壓極性的不同，正弦脈寬調(diào)制方式可分為兩種：雙電壓極性調(diào)制和單電壓極性調(diào)制 . [9][10] 雙極性調(diào)制是指兩橋臂交叉對應(yīng)的開關(guān)管 T1 和 T4， T2 和 T3 分別組成一組，同時開通或關(guān)斷，兩組開關(guān)互補導通。這樣在逆變器的輸出端就可以得到極性交變的電壓脈沖，這種控制方案就稱為雙極性調(diào)制，如圖 17 所示。由于雙極性調(diào)制的輸出電流變化率比較大，外界的干擾較強，所以本文采用了單極性調(diào)制方式。 單極性調(diào)制是指四個開關(guān)管用四個不同的信號控制，其中 T1 和 T2 的控制信號由一正弦參考波與三角波相比較產(chǎn)生， T3 和 T4 的控制信號由與前一參考波相位相差 1800 的正弦參考波與三角波相比較產(chǎn)生，如圖 18 所示。采用單極性調(diào)制方式時，系統(tǒng)逆變電壓的極性在正弦波的半個周期內(nèi)保持不便，在 開關(guān)切換時，逆變輸出電壓先變?yōu)榱?，電流通過主電路回路續(xù)流，當下一個定時周期到來時，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，重新輸出電壓。這樣，調(diào)制脈沖電壓在一個正弦波半周內(nèi)始終為一個極性，輸出逆變電壓有零電壓的過渡，所以系統(tǒng)輸出電流的變化率較小。此外，與雙極性調(diào)制方案相比，單極性調(diào)制的優(yōu)點是諧波分量小，易于消除，對淮北師范大學信息學院 2020 屆學士學位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 16 外部設(shè)備的諧波干擾減??；每次開關(guān)管開通或關(guān)斷時，電壓變化的幅度是雙極性調(diào)制的一半，因此開關(guān)管所受的開關(guān)應(yīng)力小。 圖 17 雙極性 SPWM 調(diào)制方案 圖 18 單極性 SPWM 調(diào)制方案 如圖 18 所示，由參考波 )(trU 與三角波載波 )(tcU 兩者的交點決定主開關(guān)管 T3，T4 的導通時刻。當 )(trU )(tcU 時， T4 管導通，結(jié)合主電路圖，此時圖中 B 點電壓為零；當 )(trU )(tcU 時， T3 管導通， B 點電壓為 dU ，所以 B 點的電壓波形如圖19(c)所示。同理，由 )(trU 與 )(tcU 兩者交點決定主管 T1 和 T2 的導通時刻，當 )(trU )(tcU 時， T2 導通， A 點電壓為零；當 )(trU )(tcU 時， T1 導通， A 點電壓為 dU ，由此得到 A 點電壓波形如圖 19(b)所示，則逆變器交流側(cè)的輸入電壓波形)(toU = )(taU — )(tbU ，圖 19(d)所示即為由 SPWM 得到的單極性脈沖電壓的波形。 系統(tǒng)由于采用的是單極性調(diào)制方式，并網(wǎng)逆變器同一橋臂的上、下兩個功率器件交替通斷，處于互補的工作方式。每半個基波周期內(nèi)逆變電壓方向不變，極性在“零”和“正”之間跳變，原理如圖 19 所示。從圖中可以看出： aU 和 bU 在一個基波周期內(nèi)矩形脈沖數(shù)目相同，但 oU 在一個基波周期內(nèi)的脈沖數(shù)是 aU 和 bU淮北師范大學信息學院 2020 屆學士學位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 17 的 2 倍，也就是說輸出電壓脈沖的頻率是開關(guān)頻率的 2 倍，產(chǎn)生了倍頻現(xiàn)象。因此，單極性調(diào)制的倍頻現(xiàn)象能使逆變器輸出電壓的脈沖數(shù)倍加，這有利于減小系統(tǒng)諧波，減少對外部的干擾。 圖 19 單極性正弦脈寬調(diào)制波形 淮北師范大學信息學院 2020 屆學士學位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 18 結(jié) 論 太陽能作為一種無污染的可再生能源將是下世紀人類能源利用的重要來源。作為太陽能光伏利用的主流方向并網(wǎng)發(fā)電越來越受到人們的重視。光伏并網(wǎng) 發(fā)電是太陽能利用的發(fā)展趨勢，因此本文對其核心部件并網(wǎng)逆變器進行了理論分析與研究，主要內(nèi)容可總結(jié)如下： (1)分析了并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)，針對單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的特點，選擇了適合于本方案的電路結(jié)構(gòu)。電路中光伏陣列通過升壓電路 (DC/DC)將直流電壓升高再經(jīng)逆變電路 (DC/AC)直接并網(wǎng)，而不是通過工頻變壓器或高頻變壓器并網(wǎng)。所以該電路結(jié)構(gòu)體積小，噪聲低，成本低，便于研究，有利于并網(wǎng)技術(shù)的深入研究。 （ 2)研究光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理及控制策略，分析逆變器系統(tǒng)的應(yīng)用特點。針對所要設(shè)計的系統(tǒng)確定逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，從 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、易于維護方面考慮，選擇不可調(diào)度式并網(wǎng)逆變器，并從并網(wǎng)系統(tǒng)的主電路拓撲、控制策略等幾個方面做了詳細的分析 。 (3)闡述了并網(wǎng)型逆變器的控制目標，總結(jié)了幾種逆變電路的控制方法，并用結(jié)構(gòu)框圖的形式進行了對比分析。本文采用了基于 SPWM 控制的電流輸出控制的算法，該方法具有開關(guān)頻率固定、物理意義清晰、實現(xiàn)方便的優(yōu)點 。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是未來太陽能光伏利用的主流方向，所以開發(fā)出經(jīng)濟性好，穩(wěn)定性高，性能優(yōu)越的并網(wǎng)系統(tǒng)是一個擺在我們面前的緊迫課題。 淮北師范大學信息學院 2020 屆學士學位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 19 參考文獻 [1] 王斯成 ,董路影 ． 我國太陽能光伏發(fā)電市場發(fā)展與國際挑戰(zhàn)． 第五屆全國光伏技術(shù)學術(shù)研討會論文集 , 1998, 3034 [2] 中國電工技術(shù)學會 ． 電工高技術(shù)叢書第二分冊 — 太陽能光伏發(fā)電 [M]．北京：機械工業(yè)出版社 , 2020 [3] Richard J Komp．實用光伏技術(shù) [M] 喬幼藥譯．北京：北京航空航天大學出版社 , 1987 [4] 陳道煉． DCAC 逆變技術(shù)及其應(yīng)用 [M]． 北京： 機械工業(yè)出版社， 2020 [5] 苗建勛，李水泉， 石 發(fā)旺等．太陽能電池基本特性研究 [J]．大學物理實驗 , 1996:12(4)， 2325 [6] 徐林，崔容強，龐乾駿．對太陽電池 I— V 曲線進行擬合的數(shù)論方法 [J]．太陽能學報 , 2020:21(4)， 160164 [7] 黃俊，王兆安．電力電子變流技術(shù) [M]． 北京： 機械 工 業(yè)出版社， 2020 [8] 汪飛．可再生能源并網(wǎng)逆變器的研究 [M]．浙江：浙江大學出版社 , 2020 [9] 吳守箴，臧英杰．電氣傳動的脈寬調(diào)制技術(shù) [M]． 北京： 機械工業(yè)出版社， 1999． 5 [10] 張占松，蔡宣三編著．開關(guān)電源的原理與設(shè)計 [M]． 北京：北京 電子工業(yè)出版社， 1998． 6 淮北師范大學信息學院 2020 屆學士學位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 20 致 謝 在論文完成之際，我 要特別感謝我的指導老師 宗桂林 老師的熱情關(guān)懷和悉心指導。在我撰寫論文的過程中， 宗 老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了 宗 老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是 她 廣博的學識、深厚的學術(shù)素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。 在論文的寫作過程中，也得到了許多同學的寶貴建議，同時還到許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。 最后 ，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！