【正文】 以專注于各自 控 制方法的質(zhì)量和效率 。 高頻 DCACDC變流器可將 PV 陣列輸出的直流電壓變換成可調(diào)的直流電壓；逆變器可將該 直 流電轉(zhuǎn)換成預(yù)期的交流電壓。由于該拓?fù)淝昂蠹?jí) 的 開(kāi)關(guān)管工作頻率都很高 ,從而導(dǎo)致?lián)p耗較 大 、成本也 很 高 。 根據(jù)沖量原理 ,這些直流脈沖 序 列所對(duì)應(yīng)的是正弦或者半正弦波形 。 圖 34 ( a )、 ( b ) 所示的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的后級(jí)為電壓 源 型逆變器 ,而圖 34(c)的后級(jí)為一個(gè)電流源型逆變器 ,其 前級(jí)開(kāi)關(guān)管高頻斬波在電感上得到正半波 ,后級(jí)使 用 很低的開(kāi)關(guān)頻率將電感電流調(diào)整為正弦輸出 ,輸出端 省去了交流濾波器 ,中間省去了電解電容 。 以上對(duì)多級(jí)式逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明 ,為了增強(qiáng)承受 PV陣列輸出電壓波動(dòng)的能 力 、 擴(kuò) 大 容量 ,多級(jí)式逆變器一般包含兩級(jí)或者更多級(jí) ,通常需要在前級(jí)裝設(shè)一個(gè)高頻變壓器 ,提高升壓的比例 , 實(shí)現(xiàn)必要的隔離 。 逆變器并網(wǎng)運(yùn)行電路原理分析 圖 35光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行電路原理圖 光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的電路原理如圖 35所示，電網(wǎng)認(rèn)為是容量無(wú)窮大的電壓 源， gv 、 gZ 、 gi 分別是電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)線路阻抗 、 電網(wǎng)電流 ； 控制輸出電流的并網(wǎng) 逆變器看作是電流源，其輸出電流是 oi ，同時(shí)此電流也是逆變器輸出電流 。 當(dāng)逆變器 獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，負(fù)載 LZ 作為本地負(fù)載，它的能量由逆變器單獨(dú)提供。為了能夠持續(xù)不斷地向電網(wǎng)提供電能，輸出電流必須與電網(wǎng)電壓同頻率，否則由于頻率導(dǎo)致的相位不斷變換使逆變器不能向電網(wǎng)提供一個(gè)穩(wěn)定的功率。 逆變器輸出的視在功率為： ooLgOS U I U I? ? ? ??? （ 34） 那么逆變器輸出的有功功率和無(wú)功功率為： | | c o s( )ooggP U I U I? ? ? ?? ? ? ? （ 35） | | s in ( )ooggQ U I U I? ? ? ?? ? ? ? （ 36） 為了能達(dá)到高效功率輸入輸出的目的就要考慮功率因數(shù)，如果功率因數(shù)太低， 會(huì)向電網(wǎng)中注入諧波和無(wú)功分量。當(dāng)逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓反相時(shí)輸出功率因數(shù) 為一 1，逆變器變?yōu)槲展β省? 系統(tǒng)總電路 的設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)分為 兩個(gè)部分， 由 高頻 DCACDC 變流器和高頻逆變器 組成。 DC/DC 部分控制目的是保持一定的直流電壓輸出， DC/AC 部分控制目的是控制逆變其輸出電流并與 電網(wǎng)電壓同頻、同相。 DCDC 變換 器如圖 36，變換器由輸入電容 pvC 、 四個(gè)帶續(xù)流二極管的 MOSFET 管 、 變比為 1:N的高頻變壓器、全波整流器中的四個(gè)二極管 V1V 直流端電感 L和電容 C1 組成。 MOSFET 管必須能承受光伏陣列模塊的開(kāi)路電壓 48V，因此選擇擊穿電壓為 60V的 MOSFET 管 。通過(guò)分析計(jì)算得到輸入電容的大小為 15uF。 逆變器主電路的設(shè)計(jì) 圖 37 所示為以絕緣柵雙極性晶體管 (IGBT)為主開(kāi)關(guān)器件的 三 相全橋逆變器主電 路圖，其中 L 為交流輸 出電感， C為直流側(cè)支撐電容，也即前級(jí) Boost 電路的輸出電容， SlS6 是主開(kāi)關(guān)管 IGBT, 使其對(duì)應(yīng)的 是其反并聯(lián)二極管，對(duì) 6個(gè)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行適當(dāng)?shù)?PWM 控制， 就可以調(diào)節(jié)輸出電流 ()Nit為正弦波，并且與網(wǎng)揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 壓 ()Nut保持同相位，達(dá)到輸出功率因數(shù)為 1 的目的 。 圖 37 三相全橋逆變器 空間矢量直接電流控制 d/q 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 采用空間矢量直接電流控制策略，在 d/q旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系下建立三相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的模型。仿真和實(shí)驗(yàn)均證明了控制策略的可行性，電流能夠很好地跟蹤電網(wǎng)電壓的相位，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)。忽略 高頻分量的影響，三 相電感電流的回路方程為 : 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 11 gaaab b ghcc gcuiudi u udt L Liu u??? ? ? ? ??? ? ? ??? ??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ?? （ 38） 在該數(shù)學(xué)模型中，需要控制的網(wǎng)側(cè)電流均為時(shí) 變交流量，因而不利于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 將 d 軸定向 于 a 軸旋轉(zhuǎn) ? 角度后的矢量方向上， q 軸與之垂直， 如圖 39 所示 。則 三 相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換矩陣為 : c os c os( 2 / 3 ) c os( 2 / 3 )2 si n si n( 2 / 3 ) si n( 2 / 3 )3 1 / 2 1 / 2 1 / 2M? ? ? ? ?? ? ? ? ???????? ? ? ? ? ??? （ 39） 式（ 39）乘以式（ 38），當(dāng)電網(wǎng)電壓三相對(duì)稱時(shí)，得： 110000gdadb q gqtcqa a a db b b q dt t t tc c cuiudM i u ud L Liii i i id d dM dM i M i i i id d d di i i?? ????? ????????? ????????? ?? ???? ?? ????? ?????? ? ? ? ? ????? ???? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ????? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ?? ???? ? ? ? ? ?? ?? ???? （ 310） 式中 :? = /d dt? 。 d/q 坐標(biāo)系下的控制策略 三 相并網(wǎng)逆變器的輸出控制采用空間矢量直接 電流控制方式，系統(tǒng)控制采用無(wú)功電流 * 0qi ? 控制， 控制框圖如圖 310所 示。同時(shí)采樣兩相電感電流，通過(guò) d /q 坐標(biāo)變換得到 d /q 軸電 流，與程序內(nèi)部給定的并網(wǎng)電流基準(zhǔn) *di 、 *qi 做 PI 調(diào) 節(jié)，調(diào)節(jié)后的結(jié)果經(jīng)過(guò)d /q ,? /? 變換得到 u? ， u? ， 通 過(guò) SVPWM 運(yùn)算得到占空比信號(hào)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)單 位功率因數(shù)并網(wǎng)運(yùn)行 系統(tǒng)控制策略中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是 三 相電網(wǎng)電壓 的鎖相，三 相逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，不僅要跟蹤電網(wǎng)電 壓的相位，而目相序要和三 相電網(wǎng)電壓相序相同，在d /q 坐標(biāo)系下，鎖相 主 要是通過(guò)跟蹤電網(wǎng)電壓合成 矢量來(lái)實(shí)現(xiàn)，亦即求出電網(wǎng)電壓合成矢量的空間位置角 ? ，作為控制策略中所用坐標(biāo)變換的給定角度， 便可揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)相位與相序的跟蹤 。對(duì)三相對(duì)稱平衡且無(wú)中線系統(tǒng)有： 00sa sb sca b cu u ui i i? ? ??? ? ? ?? （ 313） 所以有： 1 ()3N O a b c dcU s s s u? ? ? （ 314） 采用空間坐標(biāo)變換概念，進(jìn)行坐標(biāo)變化。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 312完全解耦的電流模型 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 4 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究 PSIM 仿真軟件的介紹 Psim 的全稱是 POWERSIM，專門(mén)為電力電子電源與電力電子傳動(dòng)設(shè)計(jì)。而且 Psim 中 設(shè)置了動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，這樣使用者可以很方便利用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法。 圖 41 PSIM 仿真流程圖 圖 42 仿真電路模塊相互關(guān)系圖 PSIM 的基本程序有三個(gè)， SimCAD 是電路原理圖的編輯程序， PSIM 是仿真程序， 而 SIMVIEW 是仿真結(jié)果的圖形顯示程序。由于忽略了開(kāi)關(guān)的雜散參數(shù)，使得電路的 數(shù)據(jù)處理量大為減少，使運(yùn)算速度顯著提高。因此，對(duì)于開(kāi)關(guān)過(guò)程的電流、電壓尖刺等暫態(tài)過(guò)程， Psim 一般不 能直接詳細(xì)描述。在模擬實(shí)際電路的波形方面， Psim 不如其它 幾種仿真軟件。從而控制電壓穩(wěn)定在某個(gè)值。 int g_nOutputNodes=0。 double Uout=0。 double Iout=0。 double duty。 double summerror=0。 Uout=in[0]。 deltU=UsetUout。 //對(duì)電壓 偏差 進(jìn)行 PI調(diào)節(jié) if(duty) //占空比 { duty=。 } out[0]=duty。 } else { out[1]=0。 int g_nOutputNodes=0。 double Ua,Ub,Uc,Udc。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 double pi=。 double sumerrord=0。 double Ud,Uq,Id,Iq。 double deltaIq。 double IQ=0。 double p=200。 Udc=600。 double Ualfa,Ubeta,Ialfa,Ibeta。 double cosFei,sinFei。//計(jì)算出的逆變器輸出電壓 double UAlfaOut,UBetaOut。 Ua=in[0]。 Uc=in[2]。 Ib=in[4]。 Udc=in[6]。 Ubeta=*(sqrt()/*Ubsqrt()/*Uc)。 cosFei=Ualfa/Um。 Ud = cosFei*Ualfa + sinFei*Ubeta。 Ialfa=*(IaIb/)。 Id=cosFei*Ialfa+sinFei*Ibeta。 // d、 q 變換 deltaId=IDId。 hd=deltaId*p+sumerrord。 // 解耦控制 deltaIq=IQIq。 hq=deltaIq*p+sumerrorq。 //解耦控制 UAlfaOut = cosFei*UdOut sinFei*UqOut。 Uout_a=UAlfaOut。 Uout_c=*UAlfaOutsqrt()/*UBetaOut。 out[1]=。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 } else { out[0]=Uout_a/(Udc+)。 out[2]=Uout_c/(Udc+)。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 5 致謝 大學(xué)生活一晃而過(guò)，回首走過(guò)的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫(xiě)完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，有一種如釋重負(fù)的感覺(jué)，感慨良多。 他 在忙碌的教學(xué) 工作中擠出時(shí)間來(lái)審查、修改我的論文。 感謝 四 年中陪伴在我身邊的同學(xué)、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠?益的建議和意見(jiàn)，有了他們的支持、鼓勵(lì)和幫助，我才能充實(shí)的度過(guò)了 四 年的學(xué)習(xí)生活。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文密級(jí)： □ 公開(kāi) □ 保密 （ ___年 __月至 __年 __月） (保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議 ) 作者簽名： _______________ 導(dǎo)師簽名： _________________ _______年 _____月 _____日 _______年 _____月 _____日 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文 中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解 濱州學(xué)院 關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者 簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 致 謝 時(shí)間飛逝， 大學(xué) 的學(xué)習(xí)生活很快就要過(guò)去，在這 四年 的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績(jī)的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開(kāi)的。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問(wèn)題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。沒(méi)有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。再次對(duì)周巍老師表示衷心的感謝