基于抗三相不对称负载的光伏并网逆变器技术研究

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随着市场经济和现代化工业的发展,新能源的开发与利用愈来愈受重视,太阳能以其清洁环保、蕴藏丰富等优点逐步得到开发利用。光伏逆变电源作为太阳能利用中主要的能量变换装置,是目前研究和发展的重要环节。   传统三相光伏并网逆变器存在着严重的相间耦合问题,当它带上不对称负载时,会出现三相输出电压不对称,无法安全可靠并网的问题,针对该问题本文进行如下探讨和研究:   在分析传统三相光伏并网逆变器不具有带不对称负载原因的基础上,总结前人研究成果,采用三相四桥臂逆变桥拓扑结构和最大误差电流滞环控制方式。三相四桥臂光伏逆变器比传统三相光伏逆变器多一个桥臂,并把该桥臂的中点作为负载的中点引出,组成三相四线制结构,由于中线的电流可以控制,其三相相互独立。最大误差电流滞环控制方式,是最大误差电流控制和滞环控制的结合,具有稳态性能较好,动态响应速度快,抗三相不对称性能良好的特点。   本文逆变器的硬件电路采用先进的IPM智能模块,它不仅具有功率丌关的功能,而且本身带有驱动电路,并且还包含故障检测电路,避免过热、短路等对电路造成的危害,是一种智能化功率开关模块。系统的检测电路部分选用霍尔电流电压传感器以及高速高精度的模数转换芯片,满足系统对实时性的要求。保护电路的设计,保护系统元器件不受过流、过压的危害。   本文采用FPGA控制芯片来实现抗三相不对称负载光伏并网逆变器的数字开发,FPGA因其高速,丰富的外部接口资源和并行计算的能力,在电力控制系统中,受到越来越多的关注。本文以EP1C6开发板为系统控制核心,以Verilog硬件描述语言,实现了正弦波产生模块、双环控制器模块、PWM脉冲生成及死区保护模块、锁相环模块的设计。FPGA的仿真图表明,系统设计达到了预期设计的各项要求,该光伏并网逆变器抗三相不对称性能良好。
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