4.2 电压外环、电容电流内环三相逆变器控制方案 ............................. 29 4.3 V/F控制模型参数设计 ........................................................................ 31 4.4 三相逆变器的V/F控制模型 .............................................................. 33 4.5 本章小结 ............................................................................................. 40 第5章 LC滤波器的三相逆变器V/f控制硬件设计 ..................................... 41
5.1 系统控制结构 ..................................................................................... 41 5.2 系统控制硬件电路图 ......................................................................... 41 结 论 ................................................................................................................ 45 参考文献 ............................................................................................................ 46 致 谢 ................................................................................................................ 48 附 录1 开题报告 ........................................................................................... 49 附 录2 文献综述 ........................................................................................... 53 附 录3 中期报告 ........................................................................................... 56 附 录4 外文文献 ........................................................................................... 73 附 录5 外文翻译 ........................................................................................... 80
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第1章 绪论
第1章 绪 论
1.1 课题背景及意义
1.1.1 课题的研究背景
随着全球工业化进程的逐步展开，世界各国对能源的需求急剧膨胀，而煤炭、石油和天然气三大化石能源日渐枯竭，全球将再一次面临能源危机，同时，大量使用化石能源对生态环境造成严重的破坏。能源、环境与发展已
[1，2]源成为当今世界垦待解决的问题．因此全球都在积极开发利用可再生能。专家预测，在今后的20-30年里，全球的能源结构将发生根本性的变化。在本世纪中期2050 年，可再生能源在整个能源构成中会占到50%。 自20世纪50年代，从太阳能电池的空间应用到如今即太阳能光伏集成建筑、光伏并网系统，世界光伏产业己经走过了半个世纪的历史。由于太阳能资源分布广泛、蕴藏丰富，光伏发电系统具有清洁、安全、寿命长以及维护量小等诸多优点，光伏发电被认为将是21 世纪最重要、最具活力的新能
源[3?5]。在世界各国尤其是美、日、德等发达国家先后发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的刺激和推动下，光伏产业近几年保持着年均30%以上的高速增长。其中，以光伏集成建筑为核心的光伏并网发电市场己超过离网应用，近几年的增长速度都在40%以上，成为世界光伏产业的最主要发动机。并网光伏发电已经成为光伏发电领域研究和发展的最新亮点。
中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。但相对于蓬勃发展的世界光伏产业，中国光伏产业还处于起步阶段。光伏组件产量和安装容量仅为世界1%左右，相关配套设备的产业化进程也严重滞后于其他国家[6]。国际上方兴未艾的光伏并网集成建筑，并网电站在国内还几乎是空白。因此，对光伏系统的研究必将成为光伏发电技术研究的重中之重。
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燕山大学本科毕业设计（论文）
光伏并网发电系统可以按照系统功能分为两类：一种为系统中含有蓄电池组的可调度式光伏并网发电系统；另一种为系统中不设置蓄电池组的不可调度式光伏并网发电系统[7]。二者相应系统结构图如图1-1所示。
重要负载光伏阵列不重要负载不重要负载核心变换器配电开光主配电开关光伏阵列核心变换器主配电开关 （a）可调度式光伏并网发电系统 （b）不可调度式光伏并网发电系统
图1-1光伏并网系统按功能分类
蓄电池组交流电网交流电网从图中可以得出光伏并网逆变器是连接光伏发电系统和电网的唯一通道。并网逆变器运行状况将影响甚至决定整个系统是否够稳定、安全、可靠、高效运行。它是整个光伏发电系统的核心所在。
1.1.2 课题的研究意义
逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置。光伏逆变器就是应用在太阳能光伏发电系统中的逆变器，是光伏系统中的一个重要部件。它完成电能由直流到交流的变换和向电网注人正弦电流两大主要任务。当逆变器要与电网相连,必须满足电网电能质量、防止孤岛效应和安全隔离接地三个要求。首先，电网对逆变器的要求；①为了避免光伏并网发电系统对公共电网的污染,逆变器应输出失真度小的正弦波。而影响波形失真度的主要因素之一就是逆变器的开关频率。②依据IEEE一929和UL1741标准,所有并网逆变器必须具有防孤岛效应的功能。③为了保证电网和逆变器安全可靠运行，逆变器与电网的有效隔离及逆变器接地技术也十分重要。最后，用户对逆变器的要求；成本低、效率与可靠性高、使用寿命长。因此,对逆变器的要求通常是：①具有合理的电路结构,严格筛选的元器件备输人直流极性反接、交流输出短路、过热过载等各种保护功能。②具有较宽的直流输人电压适应范围。由于光伏阵列的端电压随负载和日照强度而变化,因
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第1章 绪论
此逆变器必须能在较宽的直流输人电压范围内正常工作,且保证交流输出电压的稳定。逆变器效率的高低不仅影响其自身损耗,还影响到光电转换器件以及系统其他设备的容量选择与合理配置。因此, 逆变器效率的高低影响着光伏发电系统效率的高低,研究其结构与控制方法对于提高系统发电效率、降低成本具有极其重要的意义。，因此，逆变器的选择非常重要。随着技术的不断发展，光伏逆变器也将向着体积更小、效率更高、性能指标更优越的方向发展。
总之，无论是从社会经济发展,还是从环境的角度来考虑，光伏发电技术的研究均具有重大现实意义[13]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外并网型逆变器己经是一种比较成熟的市场产品，例如在欧洲光伏专用逆变器市场中就有SMA 、Satcon 、siemens 等众多的公司具有市场化的产品，其中SMA 在欧洲市场中占有的50 ％的份额。除欧洲外，美国、加拿大、澳大利亚、新西兰以及亚洲的日本在并网型逆变器方面也都己经产品化．以SMA 为例介绍目前光伏并网发电系统用逆变器的发展情况。SMA 光伏并网逆变器目前具有三大系列产品：组串逆变器、集中逆变器和多支路逆变器，其中以SB ( sunny Boy ）系列逆变器是SMA 公司推出的最成功的产品之一，应用最为广泛。该产品具有如下特点：高效率、高功率因数、低THD ：基于微处理器的自动功率点调节．图1-2为SMA 公司的SB700并网逆变器。其输入直流电压的范围是150V-250V，最大输入电流7A，额定输输出功率为700W。输出并网交流电THD<4%，效率为93%，白天逆变器损耗小于4W ，晚上损耗小于0.1W，同时具有反孤岛效应，电流保护等，符合UL1741 ，IEEZ19 ，IEEE929 等相关国际安全标准。
多支路逆变器是SMA 最新推出的产品，该产品采用最大功率跟踪和并网逆变两级能量变换结构，多个不同支路共用同一个逆变环节，中间设置有
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