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目录
摘要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外太阳能发电的发展现状 2
1.3 太阳能并网系统概述 3
1.3.1太阳能并网系统的结构 3
1.3.2 并网逆变器的电路拓扑 4
1.3.3 并网逆变器的控制策略 6
1.3.4太阳能并网发电系统的并网标准 6
1.4 本文主要研究内容 8
2 单相并网系统总体方案设计 9
2.1 太阳能并网系统结构设计 9
2.2 太阳能并网系统工作原理分析 9
2.2.1 逆变器主电路拓扑结构选型 9
2.2.2 主电路工作状态分析 11
3 太阳能并网逆变器硬件电路设计 14
3.1 逆变主电路参数设计 14
3.2 滤波电路设计 15
3.3 RCD缓冲电路设计 16
3.3.1 RCD缓冲电路工作原理 16
3.3.2 RCD参数选择 17
3.4 驱动电路设计 17
3.4.1 IGBT驱动电路的设计要求 18
3.4.2 系统驱动电路设计 18
3.5 信号采样电路设计 20
3.5.1 电流采样电路设计 20
3.5.2电压采样电路设计 23
3.5.3相位采样电路设计 24
3.6 主控制电路设计 26
4 太阳能并网逆变器的控制策略的研究 29
4.1 正弦脉冲宽度调制技术 29
4.1.1 SPWM基本原理 29
4.1.2 双极性SPWM调制 30
4.1.3 单极性SPWM调制 32
4.2 逆变器并网控制策略研究 37
4.2.1 间接电流控制策略 37
4.2.2 基于滞环的电流跟踪控制策略 38
4.2.3 基于SPWM的电流跟踪控制策略 43
4.3 电流跟踪控制方案 47
4.3.1 电网电压前馈控制 47
4.3.2 电流环的控制 48
结束语 53
致 谢 54
参考文献 55
摘要
随着国家“节能减排”、“低碳经济”等发展战略的提出，清洁环保、节能高效的太阳能成为新能源领域重要的研究热点之一，逆变并网技术又是其推广应用的关键。本文以5kW太阳能并网系统为研究背景，开展太阳能单相逆变并网技术研究，重点研究逆变并网系统的主电路拓扑结构，控制策略以及参数配置等，具体内容如下：
设计了太阳能并网系统的总体方案，在对比分析各种并网拓扑结构的基础上，提出了以全桥逆变器为主体的拓扑结构，并详细分析了该系统的各种工作模式。设计了并网逆变器的硬件电路，其硬件电路主要包括DC/AC全桥逆变电路、缓冲电路、驱动电路、滤波电路、信号采样电路等。在分析太阳能电池的输出特性以及并网系统工作特点的基础上，建立了系统模型，研究了系统的逆变输出电流跟踪电网电压的控制策略。在比较研究了各种控制策略的基础上，确定以PI闭环调节为控制核心，并且加入了电压前馈补偿控制，证明了电压前馈补偿控制可以抵消电网电压对并网电流的影响。同时对各种控制策略进行了MATLAB仿真，比较分析各种控制策略的优劣。
关键词：太阳能 并网逆变器 控制策略 电流跟踪控制
本文主要研究内容
并网逆变器作为光伏并网发电系统的关键设备之一，它是光伏发电系统与电网的接口，可将光伏产生的直流电能转化为与电网电压同频率、同相位的正弦波电流，并网逆变器的性能决定着整个光伏发电系统的性能。基于这一思想，本文设计了一种5KW太阳能发电用逆变器，逆变器输入为直流350-360V，输出为220V@50Hz交流AC，输出交流电源符合电网标准。具体展开工作如下：
（1）介绍本文的研究背景，分析了国内外太阳能并网发电的现状，对逆变器电路结构、并网控制策略及并网标准进行了一个总结分析，通过对太阳能并网发电系统及其逆变器的学习，对太阳能发电系统有了初步认识。
（2）研究了太阳能并网系统的总体设计方案，通过对推挽式、半桥式和全桥式三种逆变电路比较分析选择系统主电路拓扑，给出了滤波电感、滤波电容、RCD缓冲电路的参数设计方法，并设计出硬件控制电路。
（3）分析了单相并网逆变器的控制策略和系统模型，设计了单相并网逆变器的各控制环路。对控制算法进行了优化设计，电流控制环加入了电网电压前馈补偿，提高了系统工作的稳定性。
（4）对控制策略和电流跟踪控制方案进行了MATLAB/SIMULINK仿真，实现了并网电流与电网电压的同频同相，验证了模型的正确性，同时得到滤波电感对输出电流的幅值、相位均有影响，论文中给出了详细的说明。
（5）最后全文进行工作总结及展望。提到太阳能并网逆变器有关理论的深入研究和技术的开发应用尚有大量艰巨的工作。
