【正文】 新能源的開發(fā)與利用中占有重要地位，現(xiàn)代逆變技術(shù)為光伏逆變提供了強有力的理論支持。目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器多數(shù)采用工作在SPWM狀態(tài)的全橋式逆變方案。進(jìn)一步減少光伏發(fā)電系統(tǒng)自身損耗、提高運行效率，是降低其成本的一個重要途徑。逆變器效率的高低不僅影響其自身損耗，還影響到光電轉(zhuǎn)換器件以及系統(tǒng)其它設(shè)備容量選擇與合理配置。因此逆變器已成為影響光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠運行的關(guān)鍵因素，研究其結(jié)構(gòu)與控制方法對于提高系統(tǒng)發(fā)電效率，降低成本具有極其重要的意義。在國外，并網(wǎng)型逆變器已經(jīng)可以作為比較的成熟的產(chǎn)品推向市場，像德國著名電氣企業(yè)西門子就推出了很多具有市場化的產(chǎn)品，而且除歐洲的科技強國外，像美國，日本等國家已經(jīng)實現(xiàn)了并網(wǎng)逆變器的產(chǎn)品化?，F(xiàn)在逆變器的最大功率跟蹤以及逆變環(huán)集成的單級量變換上，以成為了研究的熱點問題。類似于小功率的逆變器開發(fā)已經(jīng)越來越受到人們的重視，而在這些小功率逆變器中，其控制電路主要采用數(shù)字控制，系統(tǒng)的安全性，可靠性以及擴(kuò)展性，同時將各個完善的保護(hù)電路考慮其中。在國內(nèi)，并網(wǎng)逆變器的研究主要集中在基于最大功率追蹤及逆變部分相分離的兩級能量變換結(jié)構(gòu)，同時能夠推向市場的逆變器并不多見，換言之，在我國，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)并未真正意義上實現(xiàn)商業(yè)化，所以目前所建立的并網(wǎng)系統(tǒng)均為示范工程。最后，我國使用的并網(wǎng)逆變器主要還是通過進(jìn)口和合作研究，這個趨勢有待我們?nèi)ジ纳啤６?、研究的基本?nèi)容，擬解決的主要問題 本文在了解與掌握三相逆變器原理基礎(chǔ)上建立其數(shù)學(xué)模型，著重在鎖相環(huán)及其最大功率跟蹤控制策略的設(shè)計與研究，在滿足要求的前提下，最終完成主電路的硬件參數(shù)設(shè)計。參照各種文獻(xiàn)擬解決以下主要問題：首先，參考與比較光伏發(fā)電系統(tǒng)的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇最優(yōu)方案；其次，采用更為可靠和高效地最大功率跟蹤控制策略，使太陽能電池板更加有效地轉(zhuǎn)換為電能。最后，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中提高并網(wǎng)逆變器的效率。三、研究步驟、方法及措施光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要分為單級式與雙級式。單級式拓?fù)渚哂薪Y(jié)構(gòu)簡單，成本較低等優(yōu)點。其電路示意圖如下但是由于單級式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)只有一個能量變換環(huán)節(jié)，控制時既要考慮跟蹤太陽能電池最大功率點，又要同時保證對電網(wǎng)輸出電流的幅值與正弦度，控制起來較復(fù)雜，實際應(yīng)用較少。因此本文采用雙級式拓?fù)?。雙級式發(fā)電系統(tǒng)包括DC/DC和DC/AC兩個環(huán)節(jié)，DC/DC環(huán)節(jié)的目的是實現(xiàn)最大功率點跟蹤和升壓，DC/AC的目的是將太陽能電池輸出直流電變換為交流，且與電網(wǎng)電壓同頻、同相。其電路示意圖如下 利用逆變器反饋電壓以調(diào)節(jié)交流側(cè)電壓來保證輸出電壓穩(wěn)定，常采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)在旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)下實現(xiàn)雙環(huán)V/F控制策略方案。 在dq坐標(biāo)下逆變器系統(tǒng)為強耦合系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)中加入前饋解耦環(huán)節(jié)，根據(jù)解耦原理設(shè)計控制器。電壓外環(huán)能夠保證輸出電壓的穩(wěn)定，電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成電流隨動系統(tǒng)能大大加快抵御擾動的動態(tài)過程。電壓電流雙環(huán)控制充分利用了系統(tǒng)的狀態(tài)信息，動態(tài)性能好，穩(wěn)態(tài)精度高。同時，電流內(nèi)環(huán)增大了逆變器控制系統(tǒng)的帶寬，逆變器動態(tài)響應(yīng)加快，對非線性負(fù)載擾動的適應(yīng)能力加強，輸出電壓諧波減小。 在前述基礎(chǔ)上努力做到創(chuàng)新點，利用MATLAB軟件做出符合要求的仿真圖。四、研究工作進(jìn)度第一周：查找與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)文獻(xiàn)，譬如IEEE、中國電機學(xué)報等各類期刊和優(yōu)秀博士論文等。第二周：收集資料，閱讀文獻(xiàn)，對本課題進(jìn)行初步了解；第三周：精讀文獻(xiàn)，總結(jié)其中的規(guī)律及方法，并初步提出自己的設(shè)計方案；第四周：進(jìn)行文獻(xiàn)翻譯，完成開題報告、文獻(xiàn)綜述，準(zhǔn)備開題答辯；第五周：對方案進(jìn)行具體設(shè)計，建立數(shù)學(xué)模型；第六周：根據(jù)數(shù)學(xué)模型及檢測方案設(shè)計控制算法；第七周：對本方案所建立的模型進(jìn)行仿真并分析結(jié)果；第八周：針對仿真結(jié)果提出優(yōu)化設(shè)計；第九周：撰寫論文初稿及中期答辯報告準(zhǔn)備中期答辯。五、主要參考文獻(xiàn)：（宋體，五號）[1] 張興, 張崇魏. PWM整流器及其控制. 北京：機械工業(yè)出版社1994, 14(2): 2933[2] 徐德鴻,. 電力電子系統(tǒng)建模及控制. 北京：機械工業(yè)出版社, 2009,37(5): 07190722[3] 陳伯時. 電力拖動自動控制系統(tǒng). 北京：機械工業(yè)出版社, 2002, 26(13): 3237[4] 洪乃剛. 電力電子和電力拖動系統(tǒng)的Matlab仿真. 中國電力教育, 2009, 2月下. 總第131期: 236237[5] 莊嚴(yán), 韓學(xué)山, 徐建政. 基于電壓電流雙閉環(huán)解耦電壓型PWM逆變器控制策略研究. 防爆電機, 2005,17(2):8489[6] 王佳樂, 薛海芬. , 2004, 28(19): 15[7] 楊秀, 楊菲. 三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的建模仿真. 上海電力學(xué)院學(xué)報, 2007, 31(6): 2833[8] 夏清, 張伯明, 康重慶, 相年德, 宋永華. 三相高功率因數(shù)PWM整流器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計. 電力自動化設(shè)備, 1997, 21(11): 6169[9] 王小平, 李陽. 微電網(wǎng)運行仿真. 中國電力, 2009, 29(13): 1622[10] 楊文杰. 光伏發(fā)電并網(wǎng)與微網(wǎng)運行系統(tǒng)仿真. 西南交通大學(xué)學(xué)報, 2004, 31(2): 5052[11] Anant Baijal, Vikram Singh Chauhan,T of PSO, Artificial Bee Colony and Bacterial Foraging Optimization algorithms to economic load dispatch: An analysis. IJCSI International Journal of Computer Science Issues, Vol. 8, Issue 4, No 1, July 2011: 467470[12] 顧和榮, 楊子龍, 鄔偉揚. 并網(wǎng)逆變器輸出電流滯環(huán)跟蹤控制技術(shù)研究[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2006, 26(9): 108112.[13] 趙清林, 郭小強, 鄔偉揚. 單相逆變器并網(wǎng)控制技術(shù)研究[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2007, 27(16): 6064.[14] 許春雨, 陳國呈, 張瑞斌, 等. 三相軟開關(guān)逆變器的 PWM 實現(xiàn)方法[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2003, 23(8): 2327.[15] Wei Kou, Lingen Chen , Fengrui Sun, Li Yang. Application of bacterial colony chemotaxis optimization algorithm and RBF neural network in thermal NDT/E for the identification of defect parameters. Applied Mathematical Modelling 35 (2011) 1483–1491[16] 王成山, 肖朝霞, 王守相. 微網(wǎng)中分布式電源逆變器的多環(huán)反饋控制策略 [J][J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2009, 24(2): 100107.[17] 戴朝波, 林海雪. 電壓源型逆變器三角載波電流控制新方法[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2002, 22(2): 99102.[18] 逆變器, 孔祥梅, 任蘭杰. 基于 DSP 的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)逆變器[J].[19] 王贊, 肖嵐, 姚志壘, 等. 并網(wǎng)獨立雙模式控制高性能逆變器設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2007, 27(1): 5459.[20] 許愛國, 謝少軍. 電容電流瞬時值反饋控制逆變器的數(shù)字控制技術(shù)研究[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2005, 25(1): 4953.[21] Mar?180。a Alejandra Guzma180。n, Alberto Delgado, Jonas De Carvalho. A novel multiobjective optimization algorithm based on bacterial chemotaxis. Engineering Application of Artificial Intelligence23 (2010) 292–301[22] 陳珩. 《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》. 中國電力出版社附 錄2 文獻(xiàn)綜述一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀： 在國外，并網(wǎng)型三相逆變器已經(jīng)可以作為比較的成熟的產(chǎn)品推向市場，像德國著名電氣企業(yè)西門子就推出了很多具有市場化的產(chǎn)品，而且除歐洲的科技強國外，像美國，日本等國家已經(jīng)實現(xiàn)了并網(wǎng)三相逆變器的產(chǎn)品化?，F(xiàn)在逆變器的最大功率跟蹤以及逆變環(huán)集成的單級量變換上，以成為了研究的熱點問題。類似于小功率的逆變器開發(fā)已經(jīng)越來越受到人們的重視，而在這些小功率逆變器中，其控制電路主要采用數(shù)字控制，系統(tǒng)的安全性，可靠性以及擴(kuò)展性，同時將各個完善的保護(hù)電路考慮其中。在國內(nèi)，并網(wǎng)三相逆變器的研究主要集中在基于最大功率追蹤及逆變部分相分離的兩級能量變換結(jié)構(gòu)，同時能夠推向市場的逆變器并不多見，換言之，在我國，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)并未真正意義上實現(xiàn)商業(yè)化，所以目前所建立的并網(wǎng)系統(tǒng)均為示范工程。最后，我國使用的并網(wǎng)三相逆變器主要還是通過進(jìn)口和合作研究，這個趨勢有待我們?nèi)ジ纳?。二、研究主要成果：目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)中當(dāng)負(fù)載需要交流供電時，必須采用DC/AC變換電路；在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏電池的能量同樣需要DC/AC變換才能供給電網(wǎng)。因而，逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心，主要作用是確保光伏方陣輸出最大限度的滿足電網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)。第一，光伏陣列的最大功率點跟蹤。在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏電池運行受外界環(huán)境、溫度、幅度等因素的影響呈現(xiàn)典型的非線性特征，在不同的外界條件下，光伏電池可運行在不同且唯一的MPP點上。因此，為尋找光伏電池的最優(yōu)狀態(tài)，最大限的將光能轉(zhuǎn)化為電能，需要最大功率跟蹤實現(xiàn)最佳運行。常用方法：定電壓法，擾動觀察法，電導(dǎo)增量等方法。第二，逆變器的控制策略，比較成熟的技術(shù)模型為PQ控制、V/F控制欲Droop控制。PQ控制是調(diào)節(jié)有功電流與無功電流使其跟蹤參考電流實現(xiàn)再生能源的最大利用率；V/F控制是利用逆變器反饋電壓以調(diào)節(jié)交流側(cè)電壓來保證輸出電壓的穩(wěn)定，采用電壓、電流雙閉環(huán)方案；Droop控制是各并聯(lián)逆變單元可以通過檢測本單元的輸出功率大小，根據(jù)自身容量把頻率與幅值通過輸出的有功功率與無功功率進(jìn)行似解耦控制。第三，孤島檢測。目前，孤島檢測方法主要分為三大類：；；。被動式檢測方法不會影響電能質(zhì)量，但是會存在較大的檢測盲區(qū)；主動式檢測方法的檢測精度和準(zhǔn)確度高、檢測盲區(qū)小甚至于可消除檢測盲區(qū)，但會影響電能質(zhì)量；通信式檢測方法穩(wěn)定性高、實時性強，對電能質(zhì)量無影響，但是操作復(fù)雜、成本較高、經(jīng)濟(jì)利潤低。三、發(fā)展趨勢： 在國際市場，國外光伏企業(yè)占主導(dǎo)地位，它們不僅起步早，而且技術(shù)成熟。目前在我國成熟的逆變器技術(shù)是小功率逆變器，具有廣闊的市場市場應(yīng)用前景。其中最早從事微逆變器研究的是英偉力新能源科技公司。從2008年開始，該公司對微逆變器技術(shù)進(jìn)行自主研發(fā)，經(jīng)過；兩年的努力，已經(jīng)掌握了核心技術(shù)，目前以成功推向市場。但我國仍需要在大功率并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域不斷不努力。四、存在問題： 光伏發(fā)電系統(tǒng)中仍有很多技術(shù)問題仍需解決。首先，采用更為可靠與高效的最大功率跟蹤策略，使太陽能更加有效地轉(zhuǎn)換為電能。其次，光伏發(fā)電系統(tǒng)中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇，如單級式與雙級式的優(yōu)缺點研究。最后，在逆變器的設(shè)計上滿足最少的功率損耗與先進(jìn)的控制策略。五、主要參考文獻(xiàn)：[1] 張興, 張崇魏. PWM整流器及其控制. 北京：機械工業(yè)出版社1994, 14(2): 2933[2] 徐德鴻,. 電力電子系統(tǒng)建模及控制. 北京：機械工業(yè)出版社, 2009,37(5): 07190722[3] 陳伯時. 電力拖動自動控制系統(tǒng). 北京：機械工業(yè)出版社, 2002, 26(13): 3237[4] 洪乃剛. 電力電子和電力拖動系統(tǒng)的Matlab仿真. 中國電力教育, 2009, 2月下. 總第131期: 236237[5] 莊嚴(yán), 韓學(xué)山, 徐建政. 基于電壓電流雙閉環(huán)解耦電壓型PWM逆變器控制策略研究. 防爆電機, 2005,17(2):8489[6] 王佳樂, 薛海芬. , 2004, 28(19): 15[7] 楊秀, 楊菲. 三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的建模仿真. 上海電力學(xué)院學(xué)報, 2007, 31(6): 2833[8] 夏清, 張伯明, 康重慶, 相年德, 宋永華. 三相高功率因數(shù)PWM整流器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計. 電力自動化設(shè)備, 1997, 21(11): 6169[9] 王小平, 李陽. 微電網(wǎng)運行仿真. 中國電力, 2009, 29(13): 1622[10] 楊文杰. 光伏發(fā)電并網(wǎng)與微網(wǎng)運行系統(tǒng)仿真. 西南交通大學(xué)學(xué)報, 2004, 31(2): 5052[11] Anant Baijal, Vikram Singh Chauhan,T of PSO, Artificial Bee Colony and Bacterial Foraging Optimization algorithms to economic load dispatch: An analysis. IJCSI International Journal of Computer Science Issues, Vol. 8, Issue 4, No 1, July 2011: 467470[12] 顧和榮, 楊子龍, 鄔偉揚. 并網(wǎng)逆變器輸出電流滯環(huán)跟蹤控制技術(shù)研究[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2006, 26(9): 108112.[13] 趙清林, 郭小強, 鄔偉揚. 單相逆變器并網(wǎng)控制技術(shù)研究[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2007, 27(16): 6064.[14] 許春雨, 陳國呈, 張瑞斌, 等. 三相軟開關(guān)逆變器的 PWM 實現(xiàn)方法[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2003, 23(8): 2327.[15] Wei Kou, Li