T型三电平光伏并网逆变器的研究与设计

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  随着光伏并网技术的发展,对逆变器的技术要求也变得更加苛刻。大功率、小型化、高效率、低谐波率成为了变流器发展的主流方向,三电平拓扑结构能很好的满足这些方面的要求。考虑到T型三电平拓扑结构相比于二极管嵌位的拓扑结构,具有明显的优越性。因此,文中重点对T型拓扑结构的三电平光伏并网逆变器进行研究和设计。
  本文采用两级式拓扑结构:前级采用Boost电路完成直流侧升压和最大功率跟踪,后级逆变部分实现直流侧稳压和并网电流控制。首先在光伏电池工程化数学模型推导建立的基础上,讨论了光照强度、温度等对于光伏输出特性的影响,通过运用Simulink仿真进行了验证。对比分析了恒压法、电导增量法、扰动观察法三种MPPT控制策略的优点和缺点。
  其次,分析了在不同坐标系下T型逆变器的数学模型,简述了隔离型与非隔离型T型并网逆变器的拓扑结构和三电平拓扑的换流方式。随后,阐述了传统三电平SVPWM调制策略,提出了一种基于两电平参考矢量的简化的SVPWM调制策略,并在此基础上分析了各类型电压矢量对中性点电位的作用效果,给出了中性点电位控制策略。接着介绍了并网控制策略,针对电压环、电流环和锁相环的设计做了详细分析。
  通过Simulink系统仿真软件证实了SVPWM调制策略、中点控制方法和并网策略的适用性和有效性。最后,选用TMS320F28335DSP当作核心控制器,搭建系统整体实验平台,进行了相关硬件电路设计和软件实现,通过实验证实了控制策略的正确性,并且具良好的实验效果。
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