微电网三相并网逆变器硬件研究与设计

【实例简介】
对于并网逆变器的设计，关于DSP的控制算法，还有对硬件电路的设计，
摘要 摘要 微电网系统的电能通常是由多种分布式发电装置或储能装置经过电力变换组 网形成,其供电单元具有分散性,间断性的特点。不论是何种分布式发电装置或 者储能装置,最终都要并入可供用户直接使用的交流电网,因此必须经过一系列 电能变换,才能保证安全、高效的将电能馈送至电网。微电网三相并网逆变器就 是其并网的关键器件之一,其在微电网运行管理系统的统一调度控制下运行。 论文首先介绍了微电网以及各类分布式电能的概念及特点,之后系统的介绍 了三相并网逆变器的功能,结构,并按照三部分进行介绍:主功率电路部分,基 于 的控制电路部分以及三相全桥逆变器控制策略。 主功率电路部分按照能量变换过程,将系统分为两级:前级 变换部分 和后级的二相 逆变部分。并根据设计功率详细介绍主开关器件的选型,驱 动电路以及保护电路的确定和该部分其他电路器件参数的选择依据 基于 控制电路主要分为了两部分来具体介绍:通用的 最小工作系统和用于该三相全桥逆变器控制芯片的接口电路。最 小工作系统包括系统电源,晶振,串口等;接口电路包括 控制信号放大电 路,以及电能质量采样电路。以交流电能的采样部分为主,介绍了采用 六通道同步采样芯片的信号调理电路的设计。 文章还对常用的逆变器控制方案进行比较,给出本系统使用控制策略。并结 合系统采用的 心片的结构特点介绍了软件设计思路 最后,文章还进行该论文相关的仿真和测试实验。通过仿真和实验结果验证 了设计的正确性 关键词:分布式电源、微电网、并网逆变器 目录 目录 第一章绪论 1.1课题背景与意义 1.2微电网系统综述 1.2.1微电网的概念及优点 1.2.2微电网电源 2223 2.3微电网中微电源的供电模式 1.2.4分布式并网系统的并网标准 1.2.5微电网逆变器的特点 3本文主要研究内容 第二章并网逆变器的拓扑结构及工作原理 2.1并网逆变器的分类及设计原则 2.2并网逆变器主电路结构的设计. 678899 2.2.1输入方式与控制方式的确定 2.2.2能量转换结构的确定.. 10 2.3直流变换电路的设计 2.3.1 Boost斩波升压电路图及基本原理 2.3.2电感电流连续的条件 .......12 2.4三相逆变电路的设计 2.4.1组合式三相逆变器 13 2.1.2半桥式三相逆变器 2.1.3全桥式三相逆变器 2.4.4三相逆变器的工作原理 2.5谐波扣制电路的设计 18 2.5.1谐波的定义, ,,,,,,,,,,,,,19 2.5.2滤波器的选择 2.6本章小结 .....19 目录 第三章并网逆变器功率电路的设计. 3.1设计技术指标 看 1垂春 20 3.2电力电子器件的选型 ●·垂垂 20 3.2. L IGBT的结构和工作原理 垂·春看垂垂 21 3.2.2IGBT的特性 ·垂非 ,,,,,22 3.2.3IGBT驱动电路的设计 3.2.4IGBT过流保护电路 24 3.2.5工作波形 25 3.3整体设计 3.4前级DC-DCB00s电路 27 3.1.1组成及参数设计 ,,,,,,,,27 3.4.2主要参数设计 27 3.4.3 MATLAB仿真. ●·春 29 3.5后级DC-AC三相仝桥逆变电路. 5.1主要参数设计 ·◆·D 31 3.5.2滤波电感 D垂鲁 32 3.6控制检测系统总体设计 34 3.6.1直流电能传感器的选择和使用 34 3.6.2交流电能传感器的选择和使用 .35 3.7本章小结. 第四章基于TMS32OF2812的控制电路设计 ..37 4.1TMS320LF2812简介 37 4.2系统工作过程及功能设计. 1.3TMS320LF2812通用部分电路的设计 13.1电源电路 4.3.2晶振电路,. 4.3.3外部存储器的扩展 41 4.3.4串凵电路的设计 4.4TMS320LF2812接口电路的设计 42 4.4.1交流信号的同步采集. .43 4.4.2直流信号的采集 ....51 目录 4.4.3SPWM驱动信号输出电路, D·垂 4.4.4eCAN总线驱动器的选择 鲁D垂垂 4.5木章小结. 第五章三相并网逆变器的控制策略及软件设计.. 54 5.lPWM理论简介. 54 5.2常见控制方式. 垂···看垂·垂 5.2.1滞环瞬时比较方式 55 5.2.2 SVPWM控制方式 56 5.2.3SPWM控制方式 ....56 5.3SPWM波的产生 57 5.4基于TMS320LF2812控制芯片的软件设计 59 5.4.1程序总体设计 59 5.4.2SPWM控制波中断程序 60 5.4.3其他中断子程序 ,61 5.5本章小结 垂·垂·垂 61 第六章结论与展望.. 62 6.1设计制作实物 6.2系统逆变输出 64 6.3展望. 6 致谢 67 参考文献 攻硕期间取得的研究成果 第一章绪论 第一章绪论 木章介绍了微电网系统的概念以及发展情况,闸明了论文选题的背景和意义, 明确了木文研究目标。 1.1课题背景与意义 能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础,伴随着现代社会的发展,人类 对于能源的需求愈来愈多,但是传统的化石能源如煤炭、石油与天然气等,在转 化为其他各种形式的能量时,会不同程度的产生废气、废物等,严重污染了自然 环境,对人类的健康和地球的生态平衡等都造成了不可忽视的影响;更严峻的是 化石能源不可再生,终会有消耗殆尽的时候。因此为了保护人类的生态环境,避 免能源危机,人类必须减少化石能源的份额,增加新型能源和可再生能源的比重, 向建立可持续发展的能源体系过渡。我国又是世界上最大的煤炭生产国和消费国, 以及世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一,能源短缺以及对环境造成的 污染更是不容我们迟疑,新型能源以及可再生能源的开发与应川势在必行。 可再生能源中的太阳能,风能等新型能源都是当前的研究热点。此类能源具 有资源卡富,洁浄环保,分布分散,位置灵活的特点,极好的适应了资源分布和 分散电力的需求,因此多作为分布式电源 用于局部或偏远地区的发电,有效减少了配电网的巨额投资和长距离传输中所产 生的电能浪费;此外,分布式电源还可与大电网互为各用,提高供电可靠性等。 虽然分布式电源有着自身的优点,但是也存在诸多问题:分布式电源单机接 入成本高,控制困难;为了减小分布式电源对大电网的冲击,大系统通常对其采 取限制、隔离的方式来处理;当大电网系统发生故障时,分布式能源必须退出运 行等,这些都大大限制了分布式电源充分发挥其自身的优势。为了充分发挥分布 式电源的优势,降低其对公共电网的不利影响,于是提出了把分布式电源、储能 设备以及负荷一起作为配电子系统一一微电网( 微电网及用户对所使川电能的电压值、功率、功率因数和谐波畸变因数等都 有严格的要求,如何使各分布式电能单元与微电网实现安全、高效的并网是其应 用的重要环节。本文就是研究微电网中,各分布式发电系统与电网之闫的电力电 电子科技大学硕上学位论文 子学界面一一三相并网逆变器,并基于的设计,实现一种在微电网运行管理 系统下根据指令协调运行,安全可靠,相位可调的三相并网逆变器 1.2微电网系统综述 1.2.1微电网的概念及优点 国际上对微型电网的定义各不相同,美国、欧盟、日本等都各有特点 年,美国电力可靠性技术解决方案协公( )首次对微电网展开」研究。年, 从系 统结构、控制方法、经济效益等方面系统全面地介绍了微电网的概念。微电网是 一种由微型电源、负载、监控保护装置共同组成的为一定区域供电的小型发配电 系统。它通过一个公共连接点( ,)与大电网连接, 即可以独立运行确保区域内部供需平衡,也可以与大电网并联运行,形成一个大 型电网与分布式电源微电网联合运行的系统。微电网相对于外部大电网表现为单 一的受控单元,并可同时满足用户对电能质量和供电安全的要求,与传统的大电 网相比较,具有下列显著优点。 ()投资小、见效快。发展微电网可以减少延缓对大型常规发电厂与输配电 系统的投资,降低投资风险。 ()满足特殊场合的川电需求。如是大电网不易达到的偏远地区的供电,避 免输电网长距离送电的电能传输损耗;以及临时大型活动的供电系统等 ()提高供电可靠性。采用分布式电源的微电网可以弥补大电网安全稳定性 上的不足,在大电网停电时维护全部或部分重要拥护的供电,避免大面积停电造 成的严重后果 )釆用分布式电源组网,启停方便,调峰性能好,冇利于平衡负荷 )将太阳能、风能等可再生能源组网使用,可就地补偿可再生能源发电装 置功率输出的问歇性问题 ()储能系统组网后,可在负荷低估从电网获取宦于电能,而在负荷高峰时 向电网送电,提高电网运行效率 1.2.2微电网电源 电源是微网中重要的组成部分,相对于传统电力系统的电源都是同步发电机, 【实例截图】
【核心代码】