基于无差拍的单相光伏并网逆变器的研发

在能源危机、环境污染日益严重的背景下,替代能源的开发和利用迫在眉睫。太阳能是一种储量巨大的清洁可再生能源,对其进行合理利用是解决当前能源问题的有效方法之一,光伏发电作为一种有效利用太阳能的途径,已经越来越多地受到人们关注。 作为光伏发电系统核心的逆变器,其性能对整个系统至关重要。因此,研究和提高光伏并网逆变器的性能具有非常重要的现实意义。本文研究和设计了一台额定功率为3kW的单相光伏并网逆变器,具体工作内容如下： 第一,通过对典型光伏并网逆变器拓扑结构的分析对比,确定了本文逆变器采用两级式非隔离型结构的方案。电路中前级采用Boost电路来实现升压以及最大功率点跟踪,后级采用单相全桥电路来实现逆变并网功能。 第二,在阐述了光伏电池特性和常规最大功率点跟踪算法的基础上,针对扰动观测法在准确性和快速性上的矛盾,提出了一种扰动观测法的改进算法,并通过仿真实验结果验证了其有效性。 第三,在建立逆变器控制模型的基础上,针对传统双PI闭环电流控制策略存在的缺陷,采用了一种电压外环采用PI、电流内环采用无差拍的改进控制策略,并进一步提出了预测型无差拍控制方案,以解决DSP的延时效应问题。仿真实验结果也验证了其具有良好的控制效果。 第四,通过对比常规的孤岛检测方法,确定了本文采用的孤岛检测方案。为了减轻负载性质的影响,采用了周期性双向扰动的主动频移法。仿真实验结果验证了其具有较好的孤岛检测功能。 最后,本文给出了逆变器的硬件设计方案以及软件流程,完成了样机的研制。实验结果表明样机的性能符合预期要求,其输出电能质量、MPPT效率、孤岛保护功能均较好。