单相光伏并网逆变数字控制策略研究与实现

能源危机和环境污染加速了人类对可再生能源利用的研究,可再生能源家族中资源量最大、分布最普遍的太阳能。光伏并网发电是太阳能利用的一个重要研究方向。光伏并网逆变器是光伏并网发电系统的核心部件,本文对单相光伏并网逆变数字控制策略做了研究,并在此基础上设计了基于DSP的3kW单相光伏并网逆变器。 (1)通过比较分析,得出并网逆变器采用电流控制模式更为合理的结论。在使用状态空间平均法和小信号分析的方法建立单相并网逆变器传递函数的基础上,提出了一种用于并网控制的改进型SPWM电流控制方式,并建立了以该控制策略为基础的电流型单相并网逆变系统闭环控制的Simulink仿真模型。 (2)考虑到太阳能电池特性具有强烈的非线性特点,本文在研究两种常用的最大功率跟踪控制方法的基础上,提出了一种改进型的扰动观察法实现对太阳能电池最大功率的跟踪,从而实现并网参考电流的幅值控制。 (3)针对并网参考电流相频的控制,采用基于异步变频调制的数字锁相算法,实现并网逆变器的并网电流对电网电压的频率和相位的跟踪,从而实现了对并网逆变器功率因数的控制。 (4)针对3kW的单相光伏并网逆变器的主要技术参数,提出了基于TMS320LF2407A实现的设计方案,然后对主控单元的硬件和软件部分做了详细分析,建立了基于DSP实现的Simulink仿真模型,并根据主控单元需要采集的信号,详细分析了信号检测板电路的设计。 (5)最后对信号检测板进行了实验调试,建立了3kW单相光伏并网逆变器的硬件平台,对本文设计的控制策略进行了实验验证。 本课题研究的单相光伏并网逆变数字控制策略,有效解决单相光伏并网逆变器的控制难题。实验结果表明,单相并网逆变器功率因数、并网电流THD、逆变效率等技术性能指标均达到或优于设计标准要求,系统运行稳定可靠,达到了预期的设计目标。