3KW单相非隔离型光伏并网逆变器的研究

随着环境污染和能源短缺问题的日益严重,开发和利用可再生能源已经提上了世界各国的首要日程。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一。其中太阳能光伏利用受到世界各国的普遍关注。太阳能利用方式有很多种,而太阳能并网发电最能代表太阳能光伏利用的发展方向,已经逐渐成为利用太阳能的主流。并网逆变器作为光伏并网系统的核心部件也得到了广泛的研究。本文以单相光伏并网发电系统为研究对象,着重对光伏逆变环节进行分析研究,提出了一种基于DSP控制的非隔离型光伏并网逆变器的实现方案。 本文首先概述了光伏发电的背景意义及发展前景,并分析了当前国内外光伏产业的现状与分布;其次介绍了光伏发电工作原理及其分类,重点讨论了光伏并网发电系统拓扑结构。最后介绍了系统的软硬件设计过程,包括系统主电路及其主要元件设计、控制保护及辅助电路设计、软件开发环境及软件控制流程。 本文对光伏并网发电系统的功率变换技术、防孤岛效应技术、并网控制技术进行了重点的系统研究。在此基础上,提出了异步单极性规则采样的SPWM功率变换方法、周期性扰动正反馈有源频率漂移孤岛检测方法和一种基于无差拍控制的并网方法。并重点研究了非隔离型光伏并网逆变器关键问题—共模电流问题、直流分量问题、电磁兼容问题。对共模系统进行分析,提出了共模滤波器的设计方法;分析了非隔离型并网系统中的逆变器易向电网注入直流分量的问题,并提出了相应的软硬件的解决方法;介绍了逆变器电磁兼容问题,并给出了软硬件减少电磁干扰的方法。 基于以上设计理念,开发了一台3KW非隔离型单相光伏并网逆变器的实验样机,并完成了相应的实验测试,取得了良好的实验结果。结果表明,本文所提出的非隔离型单相光伏并网逆变器的设计方案是切实可行的。