本科毕业设计_太阳能光伏发电并网三相逆变器的设计
毕业设计论文：太阳能并网光伏发电系统
南昌航空大学题目太阳能并网光伏发电系统专业光伏材料及应用学生姓名准考证号指导教师光伏发电并网控制技术设计摘要随着化石能源消耗的不断增长，世界性的能源危机和环境问题已经日益突出。
在绿色可再生能源中，太阳能凭借其存储量无限、清洁安全以及易于获取等独特优点而受到了世界各国科研领域的普遍关注，太阳能光伏发电技术的应用更是普遍关注的焦点。
所以，迫切需要对新的能源进行开发和研究。
而太阳能的利用近年来已经逐渐成为新能源领域中开发利用水平高，应用较广泛的能源，尤其在远离电网的偏远地区应用更为广泛。
本文主要对光伏并网发电系统作了分析和研究。
论文首先介绍了太阳能发电的意义以及光伏并网发电在国内外的应用现状。
其次，对太阳能发电系统的特性和基本原理分别做了具体分析，并对系统各组成部分的功能进行了详细的介绍。
接着，对光伏并网中最重要部分——逆变器进行研究。
再次，提出光伏并网发电系统的设计方案。
最后，对光伏并网发电系统的硬件进行设计。
并网光伏发电充分发挥了新能源的优势，可以缓解能源紧张问题，是太阳能规模化发展的必然方向。
我国政府高度重视光伏并网发电，并逐步推广＂屋顶计划＂，太阳能并网发电正在由补充能源向新能源方向迈进。
关键词：能源；太阳能；光伏并网；逆变器目录第一章太阳能光伏产业绪论 (1)1.1 光伏发电的意义 (1)1.2 光伏并网发电 (1)第二章太阳能光伏发电系统 (5)2.1 太阳能光伏发电简介 (5)2.2 太阳能光伏发电系统的类别 (5)2.3 太阳能光伏发电系统的发电方式 (6)2.4 影响太阳能光伏发电的主要因素 (7)第三章并网太阳能光伏发电系统组成 (10)3.1 并网光伏系统的组成和原理 (10)3.2 光伏电池的分类及主要参数 (11)3.3 光伏控制器性能及技术参数 (13)3.4 光伏逆变器性能及技术参数 (15)第四章发展与展望.............................................................................................. 错误!未定义书签。
光伏发电逆变器 毕业设计 论文
摘要随着太阳能光伏发电产业在我国的推广和普及，国内对并网逆变器的需求必将越来越大，仅仅依靠进口已很难解决日益增长的巨大需要。
因此，研制完全实用化、工程化的太阳能光伏并网逆变器成为该领域急需解决的问题，存在着广阔的市场前景。
在此背景下，本文对正弦波并网逆变器的软硬件系统设计、控制算法研究和系统仿真等方面进行了深入探索。
首先介绍了国内外光伏发电产业的现状和广阔的前景，详细分析了并网逆变电路的拓扑结构和工作原理，讨论了全桥逆变电路直流侧和交流侧滤波器的设计思路，并推导出逆变电路关键参数的计算公式。
其次分析了单相电压控制和单相电流控制的不足，采用了基于DSP软件算法的电流电压双闭环控制技术。
比较几种常用的光伏电池最大功率点跟踪方法，采用能够快速、准确跟踪光伏电池最大输出功率点的电导增量法来实现最大功率点的跟踪。
为了使并网电流和电网电压同频、同相，需要使用锁相环技术。
本文详细分析了软件锁相环的原理，并结合实际系统设计方案和绘制软件流程图。
本文对孤岛效应的含义及相关标准进行了说明，分析了产生孤岛效应的原因和危害，证明了添加反孤岛保护的必要性，并分别对孤岛效应的主动和被动检测法进行了比较，用MATLAB仿真工具对本文所采用的主动频率偏移法进行了仿真验证。
最后，根据系统总体设计要求，对并网逆变器控制电路、驱动电路和保护电路进行了详细的设计，并制作了基于DSP控制的3kW光伏并网逆变器样机。
通过实验表明，所采用的控制策略和设计的硬件电路能够满足设计要求，统可安全、稳定运行。
关键词光伏逆变器:DSP 最大功率点跟踪软件锁相环孤岛效应AbstractWith the promotion and popularization of solar photovoltaic，there will be a greater demand for grid-connected inverters in our country．The increasing demand for grid-connected inverters has become a problem which can not be solved only by means ofimport．An urgent problem to be solved is that the study and design of the photovoltaic grid-connectedinverters must be fully practical in use and in manufacture，and therefore there are desirable market prospects of the above-mentioned products．In this paper,the grid-connected inverter is explored in the hardware design，control algorithm research，simulation and so on．First of all，the present situation and broad prospect of photovoltaic industry at homeand abroad are introduced．The topology and working principle of grid-connected inverter circuit are analyzed in detail．And the design ideas and processes of the filters on both DC and AC sides are discussed；moreover,the formulas of the key parameters of the maincircuit are derived．Next，the current and voltage dual closed-loop control based on software algorithms of DSP is chosen by analyzing the deficiencies of voltage control and current contro1．The arithmetic of incremental conductance of MPPT of grid-connected system realizes the tracking of MPPT by comparing with several methods of MPPT of grid-connected system．APLL(Phase Locked Loop)is needed in order to keep the same frequency and phasesynchronous to the grid．In this paper, the SPLL(soft PLL)principle is analyzed in detail，the design scheme and software flow charts are given based on practical system．Then，the meanings and the criteria of the anti-islanding are explained and the causes and disadvantages of anti-islanding are analyzed．And it tries to prove the necessity to add protection of anti—islanding in this paper．The active and passive detecting methods of anti—islanding are analyzed；moreover, the anti-islanding of active frequency drift method is simulated and confirmed by MATLAB．Finally, according to the requirement of system design，the grid-connected invertercontrol circuit，drive circuit and protection circuit are designed in great detail and a sample of 3kW grid-connected photovoltaic generator based on DSP is designed and made．Test results show that the control strategy and the designed circuit can satisfy the design requests and the system can work safely and stably．Key words photovoltaic inverter；DSP maximum power point tracking soft PLL anti—islanding目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 光伏发电系统简介 ................................................................................ 错误!未定义书签。
三相光伏并网发电系统研究本科生毕业设计论文
内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：三相光伏并网发电系统研究毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日三相光伏并网发电系统研究摘要太阳能具有可持续发展和绿色环保两大优势，利用太阳能资源的发电方式逐渐受到了各国重视，我国近年来对此方面的研究投入了大量的人力物力。
太阳能三相并网技术研究——毕业论文
摘要太阳能并网系统的控制目标是实现正弦电流并网，使其工作在单位功率因素并网模式。
并网逆变器输出电流波形直接影响光伏发电系统的供电质量，正因为如此，并网逆变器输出电流控制策略是太阳能发电系统的研究的一大热点，在本论文的研究设计中，我们采用的是近年兴起的空间矢量控制技术（SVPWM），它具有谐波小，直流电压利用率高，易于数字化实现等优点，被广泛用于太阳能并网发电中。
本文通过对三相并网逆变器进行连接负载和并网接入，分析了SVPWM控制技术的原理以及SVPWM控制技术在此次太阳能三相并网逆变器中控制作用。
SVPWM控制技术根据α-β复平面空间中的状态开关矢量，直接合成参考电压空间矢量，进行相关矢量作用时间的求取，计算量适中，实时性好，逆变器输出电流谐波小，同时给出了相关的数学推导来证实相关原理和算法理论，然后根据这一理论利用MATLAB/SIMULINK动态仿真工具来实现对SVPWM控制算法的动态仿真。
在本次设计中，我们建立了基于SVPWM控制技术的三相并网逆变器的仿真模型，利用模型进一步分析了SVPWM控制技术在并网逆变器中的应用与实现，最后给出了仿真波形，并对仿真结果进行了分析，仿真结果达到了设计指标，符合预期设想。
在世界能源形势日益紧张的今天，SVPWM控制技术在逆变节能方面具有广阔的应用前景。
关键词：空间矢量脉宽调制;逆变技术;动态仿真;矢量控制;SIMULINKABSTRACTSolar energy grid system control goal is to realize the sine current grid, make its work in the unit power factor grid pattern. Grid inverter output current wavef orm directly influence (pv) power system of power supply quality, because of this, grid inverter output current control strategy is to solar power system one of the hot spot, in this paper the research design, we use is the space of the rise in recent year s of vector control (SVPWM), it has the harmonic small, dc voltage efficiency is high, easy to digital realizable, is widely used in the solar energy grid generation.This article through to the three-phase grid inverter for connects the load and grid access, analyzes the principle and the SVPWM control technology in the solar energy SVPWM control technology in the three-phase grid inverter control function. SVPWM control technology according to alpha β complex planar space vector of the state switch, the direct synthesis of reference voltage space vector, relative vector effect time deriving, moderate amount of calculation, good real-time, inverter output current harmonic small, and presents the related mathematical reasoning to confirm related principles and algorithm theory, and then based on the theory of using MATLAB/SIMULINK tool to achieve the dynamic simulation of SVPWM control algorithm of dynamic this design, we established based on SVPWM control technology of the three-phase grid inverter simulation model, using the model to analyze the SVPWM control technology in the grid inverter application and implementation, and finally presents the simulation waveform, and the simulation results are analyzed, and the simulation results to reach the design ind ex, in line with expectations. In the world energy situation of increasingly scarce today, SVPWM control technology in energy conservation in inverter has wide application prospects.Key words:space vector pulse width modulation;inverter technology;dynamic simulation;vector control;SIMULINK目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 绪论 (1)课题研究背景和意义 (1)国内外研究现状 (2)本论文主要完成的工作 (5)2 太阳能三相并网逆变器的结构设计 (6)太阳能三相并网发电总体结构介绍 (6)太阳能三相并网逆变电路系统结构 (7)LC滤波电路的设计与分析 (9)3 基于SVPWM控制的太阳能三相并网逆变器原理 (11)SVPWM基本原理 (11)SVPWM法则推导 (13)SVPWM控制算法 (16)SVPWM的物理意义 (22)4 太阳能三相并网逆变器的仿真研究 (24)基于SVPWM控制的三相并网逆变器系统 (24)MATLAB/SIMULINK简介 (24)基于SVPWM控制技术的三相并网逆变器仿真 (25)结束语 (34)参考文献 (35)附录一 (36)附录二 (37)附录三 (38)致谢 (39)1 绪论课题研究背景和意义太阳能作为一种清洁的可再生能源，成为了国际社会公认的理想替代能源。
本科毕业设计_太阳能光伏发电并网三相逆变器的设计
目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国外的研究现状 (2)1.2.2 国内的研究现状 (2)1.3 光伏并网逆变器的发展趋势 (3)1.4主要研究内容 (3)2 光伏逆变器主电路的设计与工作原理 (4)2.1 光伏逆变器的基本结构 (4)2.2 逆变器的拓扑分类 (4)2.3 系统工作原理 (5)2.3.1 前级Boost升压电路的工作原理 (5)2.3.2 后级单相全桥逆变器的工作原理 (7)2.4 本章小结 (7)3 光伏阵列的最大功率点跟踪 (8)3.1 光伏阵列的输出特性 (8)3.1.1 光伏电池简介 (8)3.1.2 光伏电池的工作原理 (8)3.1.3 光伏电池的物理模型 (11)3.1.4 光伏电池的输出功率 (12)3.1.5 光伏阵列的温度特性和光电特性 (13)3.2 最大功率点跟踪法的比较与分析 (14)3.2.1 电导增量法 (15)3.2.2 干扰观测法 (17)3.2.3 固定电压跟踪法 (18)3.2.4 其他MPPT方法 (21)3.3 本章小结 (22)4 三相并网逆变器的控制策略 (22)4.1 并网逆变器的控制目标 (22)4.2 并网逆变器的原理 (23)4.3 并网逆变器控制策略的比较 (23)4.4 电流跟踪控制方式的比较 (24)4.4.1 电流滞环瞬时比较方式 (24)4.4.2 三角波比较方式的电流跟踪方式 (24)4.4.3 SVPWM电流控制方式 (25)4.5 SVPWM控制原理 (25)4.5.1 SVPWM的特点 (25)4.5.2 SVPWM的原理 (26)4.6 SVPWM的实现 (27)4.6.1 参考电压所在扇区的判断 (27)4.6.2 各个扇区开关持续时间的计算 (29)4.7 SVPWM控制的实现 (29)4.8 本章小结 (30)5 光伏并网逆变器的仿真 (30)5.1 恒定电压法MPPT跟踪的仿真实现 (31)5.1.1 固定电压法MPPT跟踪的仿真方法 (31)5.1.2 固定电压法MPPT仿真 (31)5.1.3 固定电压法MPPT仿真结果分析 (32)5.2 SVPWM控制的仿真 (33)5.2.1 SVPWM控制仿真方法 (33)5.2.2 SVPWM控制仿真电路 (34)5.2.3 SVPWM控制仿真结构分析 (35)5.3 本章小结 (36)6 结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1 绪论1.1 课题背景随着煤炭、石油等现有化石能源的频频告急和大量使用化石能源对生态环境造成严重的破坏，人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源。
光伏发电三相并网逆变器的设计
TECHNOLOGY AND INFORMATION88 科学与信息化2023年6月下光伏发电三相并网逆变器的设计曾庆龙 常虎国网淮南市潘集区供电公司 安徽 淮南 232082摘 要 目前，在光伏发电行业中，并网逆变器的研究主要集中在硬件开发、电路控制算法等方面。
基于对近几年来的发展情况的搜集与研究,本文对电路控制算法和Matlab仿真进行深入探讨。
设计中的三相光伏并网逆变器主要由DC-DC直流变换电路和并网逆变电路构成。
前部分的DC-DC电路为多支路并联，各支路独立进行最大功率跟踪，满足了直流电压宽输入的要求，可用于各种各样的光伏产业系统；后部分的并网逆变电路采用SVPWM矢量控制进行逆变，提高电压利用率，减少电网的输入谐波。
本文在分析了三相光伏逆变器原理的基础上，利用Matlab进行仿真，观察整个系统的可行性及不同变量对输出电压的影响。
关键词 光伏发电；并网逆变器；最大功率点跟踪；SVPWMDesign of a Three-Phase Grid-Connected Inverter for Photovoltaic Power Generation Zeng Qing-long, Chang HuState Grid Huainan City Panji District Power Supply Company, Huainan 232082, Anhui Province, ChinaAbstract In the photovoltaic power generation industry, the current research on grid-connected inverters is mainly focused on hardware development and circuit control algorithms. Based on the collection and study of the developments in recent years, this paper provides an in-depth discussion of circuit control algorithms and Matlab simulation. The three-phase photovoltaic grid-connected inverter in the design mainly consists of a DC-DC direct current converter circuit and a grid-connected inverter circuit. The DC-DC circuit in the front part is a multi-branch parallel connection with each branch independently for maximum power tracking, which meets the requirement of wide input of direct current voltage and can be used in various photovoltaic industry systems; The grid-connected inverter circuit in the rear part is inverted using SVPWM vector control to improve voltage utilization rate and reduce input harmonics to the grid. In this paper, based on the analysis of the three-phase photovoltaic inverter principle, Matlab is used for simulation to observe the feasibility of the whole system and the effect of different variables on the output voltage.Key words photovoltaic power generation; grid-connected inverter; maximum power point tracking; SVPWM引言目前我国已初步建立起一套比较完善的太阳能与风能的协同与互补工作系统，而对于光伏并网逆变系统的控制试验则缺乏深入的探讨[1-2]。
太阳能光伏发电系统毕业设计
添加标题
太阳能电池板逆变器 调试问题：确保逆变 器参数设置正确，无 错误。
添加标题
太阳能电池板系统监 控问题：确保系统监 控正常，无错误。
THANKS
汇报人：
系统设计：确定监控与控制系统的架构、 模块和接口
系统集成：将硬件设备和软件系统集成 为一个完整的监控与控制系统
硬件选型：选择合适的传感器、控制器 和执行器等硬件设备
测试与调试：对监控与控制系统进行测 试和调试，确保其稳定性和可靠性
Part Seven
系统安装与调试
安装前的准备工作
检查太阳能光伏发电系统的所 有部件是否齐全
超级电容器储能系统的原理：通过 超级电容器将电能转化为电场能储 存，需要时再将电场能转化为电能 输出
储能系统的性能参数和选型依据
储能系统的性能参数包括：容量、功率、效率、寿命、安全性等 选型依据包括：系统需求、环境条件、成本预算、维护要求等 储能系统的类型包括：电池储能、飞轮储能、超级电容器储能等 储能系统的选型需要考虑：储能系统的性能参数、选型依据、类型等因素
Part Six
监控与控制系统设 计
监控系统的组成和功能
监控系统组成：包括数据采集、数据处 理、数据传输、数据存储、数据展示等 部分
数据采集功能：实时监测光伏发电系统 的运行状态，如电压、电流、功率等参 数
数据处理功能：对采集到的数据进行处 理和分析，如计算发电量、效率等指标
数据传输功能：将处理后的数据传输到 数据中心或控制中心，以便进行远程监 控和管理
出滤波器等部分组成
逆变器的类型：单相逆变器、 三相逆变器、多相逆变器等
逆变器的控制方式：PWM 控制、SPWM控制、 SVPWM控制等
逆变器的性能指标：效率、 功率因数、谐波含量等
光伏发电并网逆变器毕业论文设计
目录第一章绪论............................................................................................................................................................. - 1 -1.1太阳能及其光伏产业.................................................................................................. - 1 -1.2太阳能光伏发电的发展史.......................................................................................... - 1 -1.3光伏发电并网逆变器研究的目的.............................................................................. - 2 -1.4光伏发电并网逆变器研究的意义.............................................................................. - 2 - 第二章光伏发电并网逆变控制器系统的理论分析........................................................................................... - 3 -2.2逆变器的电路原理...................................................................................................... - 4 -2.2.1 逆变器的电路原理.......................................................................................... - 4 -2.2.2 逆变器的逆变传统技术................................................................................ - 5 -2.2.3 逆变器的SPWM控制技术 ............................................................................ - 7 -2.3 并网逆变..................................................................................................................... - 7 -2.3.1电路结构........................................................................................................... - 7 -2.3.2 系统的总体方案.............................................................................................. - 7 -2.3.3 前级电路的工作原理...................................................................................... - 8 -2.3.4主电路中参数的选取....................................................................................... - 9 -2.3.5光伏系统最大功率跟踪的方法..................................................................... - 10 -2.3.6 逆变器驱动电路.............................................................................................- 11 - 第三章硬件电路的设计..................................................................................................................................... - 12 -3.1直流侧欠电压检测电路............................................................................................ - 12 -3.2直流侧过电压检测电路............................................................................................ - 12 -3.2直流侧过电压检测电路............................................................................................ - 13 - 第四章系统软件设计........................................................................................................................................... - 14 -4.1 软件设计的目的....................................................................................................... - 14 -4.2 基于AT89C51的系统软件设计 ............................................................................. - 14 -4.3 系统的主程序流程图............................................................................................... - 14 -4.4 市电检测和光伏发电系统投切程序设计............................................................... - 15 -4.5 逆变电路控制程序设计........................................................................................... - 16 -4.6 中断与键盘子程序的设计....................................................................................... - 17 - 结论 ........................................................................................................................................................................ - 19 - 参考文献 ................................................................................................................................................................ - 20 - 致谢 ........................................................................................................................................................................ - 21 - 附录 ...................................................................................................................................................................... - 22 -光伏并网发电逆变控制器的设计摘要恶化的环境和世界传统能源的枯竭，促进了新能源的研究和发展。
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目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国外的研究现状 (2)1.2.2 国内的研究现状 (2)1.3 光伏并网逆变器的发展趋势 (3)1.4主要研究内容 (3)2 光伏逆变器主电路的设计与工作原理 (4)2.1 光伏逆变器的基本结构 (4)2.2 逆变器的拓扑分类 (4)2.3 系统工作原理 (5)2.3.1 前级Boost升压电路的工作原理 (5)2.3.2 后级单相全桥逆变器的工作原理 (7)2.4 本章小结 (7)3 光伏阵列的最大功率点跟踪 (8)3.1 光伏阵列的输出特性 (8)3.1.1 光伏电池简介 (8)3.1.2 光伏电池的工作原理 (8)3.1.3 光伏电池的物理模型 (11)3.1.4 光伏电池的输出功率 (12)3.1.5 光伏阵列的温度特性和光电特性 (13)3.2 最大功率点跟踪法的比较与分析 (14)3.2.1 电导增量法 (15)3.2.2 干扰观测法 (17)3.2.3 固定电压跟踪法 (18)3.2.4 其他MPPT方法 (21)3.3 本章小结 (22)4 三相并网逆变器的控制策略 (22)4.1 并网逆变器的控制目标 (22)4.2 并网逆变器的原理 (23)4.3 并网逆变器控制策略的比较 (23)4.4 电流跟踪控制方式的比较 (24)4.4.1 电流滞环瞬时比较方式 (24)4.4.2 三角波比较方式的电流跟踪方式 (24)4.4.3 SVPWM电流控制方式 (25)4.5 SVPWM控制原理 (25)4.5.1 SVPWM的特点 (25)4.5.2 SVPWM的原理 (26)4.6 SVPWM的实现 (27)4.6.1 参考电压所在扇区的判断 (27)4.6.2 各个扇区开关持续时间的计算 (29)4.7 SVPWM控制的实现 (29)4.8 本章小结 (30)5 光伏并网逆变器的仿真 (30)5.1 恒定电压法MPPT跟踪的仿真实现 (31)5.1.1 固定电压法MPPT跟踪的仿真方法 (31)5.1.2 固定电压法MPPT仿真 (31)5.1.3 固定电压法MPPT仿真结果分析 (32)5.2 SVPWM控制的仿真 (33)5.2.1 SVPWM控制仿真方法 (33)5.2.2 SVPWM控制仿真电路 (34)5.2.3 SVPWM控制仿真结构分析 (35)5.3 本章小结 (36)6 结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1 绪论1.1 课题背景随着煤炭、石油等现有化石能源的频频告急和大量使用化石能源对生态环境造成严重的破坏，人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源。
本世纪初进行的一项有关世界能源储量的调查中显示：石油仅能被采39.9年，煤炭还可采227年，而天然气也只能采61年。
目前，世界范围内的能源紧缺已经成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素之一，大力发展新能源已是迫在眉睫。
新能源包括太阳能、风能、生物质能、水能、地热能、海洋能等，而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势使其必将成为2l世纪最有希望大规模应用的清洁能源之一[1]。
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。
自20世纪50年代，从太阳能电池的空间应用到如今的太阳能光伏集成建筑、光伏并网系统，世界光伏产业已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。
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，世界光伏组件生产最近10年的平均年增长率为22 %，最近5年的年平均增长率为35%，2005 年已达到近800MW。
可以看出,世界光伏产业呈快速发展势态,成为世界发展最快的新兴产业之一[2-3]。
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。
我国太阳辐射资源比较丰富，全国各地的年太阳辐射总量为2928~2333k Wh/m，平均值为1626 kWh / m。
受地理、气候等环境条件的影响，太阳辐射资源分布具有明显的地域性，尤其在中国西北部，太阳能资源丰富，推广大规模的太阳能应用具有得天独厚的先天优势。
中国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，中国太阳能光伏技术处于发展的初期阶段，大多光伏组件厂家规模小，基础设施和生产设备落后，产品质量总体水平比国外产品低，生产成本却相对较高[4]。
中国要实现太阳能光伏发电商业化的目的，还要消除制约发展的一些障碍。
1.2 国内外研究现状1.2.1 国外的研究现状世界光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展，光伏建筑一体化及并网光伏发电前景广阔。
光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。
近几年, 世界光伏发电市场发展迅速。
德日美是世界三个最大最主要的光伏应用市场。
近10 年太阳能电池组件平均增长33 %，最近５年的平均增长速度超过40%，2004 年比上一年增长61. 2 %，光伏发电已成为当今发展最迅速的高新技术产业之一。
2004 年世界光伏电池组件产量达到1200 MW，其中日本生产610 MW，欧洲320 MW , 美国135 MW，其他国135 MW。
2004年世界光伏系统的总装机容量超过4 GW。
现在世界实力大国都制定了雄心勃勃的光伏发电近期发展规划：到2010 年日本计划累计装机容量将达到5 GWp，欧盟3 GWp，美国4. 7 GWp ,澳大利亚0. 75 GWp，印度、中国等发展中国家估计为1. 5～2 GWp。
国外并网型逆变器已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，SMA、Satcon、Siemens等众多的公司具有市场化的产品，其中SMA占有欧洲50%的份额。
1.2.2 国内的研究现状中国光伏发电产业于20世纪70年代起步,，90年代中期进入稳步发展时期。
太阳电池及组件产量逐年稳步增加。
到2005年底，中国光伏电池总产量超过250 MW，光伏组件总产量超过400 MW。
中国光伏发电市场的发展为: 90年代初期, 光伏发电主要应用在通信和工业领域，包括微波中继站、卫星通信地面站、程控电话交换机、水闸和石油管道的阴极保护系统等。
从1995年开始主要应用在特殊应用领域和边远地区，逐步建立了较大型的光伏发电应用系统，建成各种规模的县、乡、村级光伏电站40多座,推广应用家用光伏电源系统约15万套。
2000年以后,中国的光伏技术已步入大规模并网发电阶段,开始建造100 kWp 级的光伏并网示范系统。
由于我国光伏发电等再生能源发电技术的研究仍然处于起步阶段，技术水平相对于国外还有一定差距。
就并网型光伏发电系统的核心技术并网逆变器而言，合肥工业大学能源研究所、燕山大学、上海交通大学、中国科学院电工研究所等科研单位在这一方面进行了相关的研究，并且在“九五”、“十五”期间，国家科技部投入相当数额的经费进行科研开发工作。
国内对并网光伏逆变器的研究比较多的采用最大功率跟踪和逆变部分相分离的两级能量变换结构。
并网光伏发电系统在我国还没有真正地投入商业化运行的应用，大多光伏组件厂家规模小，基础设施和生产设备落后，产品质量总体水平比国外产品低，生产成本却相对较高。
并网光伏发电系统的核心并网型逆变器还主要依赖进口或者合作研究的方式获得，因此掌握并网光伏发电系统的核心并网型逆变器技术对推广并网光伏系统有着至关重要的作用。
1.3 光伏并网逆变器的发展趋势随着数字信号处理技术的应用以及先进的控制方法的提出，电力电子能量变换发生了巨大的变化。
数字信号处理技术的应用有助于减少逆变器输出的直流成分；提高开关频率，减小滤波器体积；改善输出波形，快速响应电网瞬态变化。
先进的控制方法将有助于改善输出波形质量，从而减小滤波环节的体积，提高系统的动态响应性能。
因此，并网型逆变器的发展必将沿着数字化、高频化的方向进行。
太阳能同建筑结合起来，将房屋发展成自我循环式的新型建筑，是人类进步和社会科学技术发展的必然。
光伏并网发电和建筑一体化的发展，标志着光伏发电由边远地区向城市过渡[5]。
联合国能源机构调查报告显示，光伏建筑一体化将成为21世纪城市建筑节能的市场热点，太阳能建筑业将是21世界重要的新兴产业之一。
随着人类航天技术以及微波输电技术的进一步发展，空间太阳能电站的设想可望得到实现。
由于空间太阳能电站不受天气、气候条件的制约，其发展显示出美好的前景，是人类大规模利用太阳能的另一条有效途径。
1.4主要研究内容本文深入比较了各种逆变器的拓扑结构，从原理上对光伏逆变器的结构进行分析，确定本论文设计的光伏电源并网逆变器由DC-DC和DC-AC这两级能量变换环节构成。
由于DC-DC环节和DC-AC环节相对独立性，本文对这两个环节分别进行详细的研究和分析。
对于DC-DC部分，首先深入分析太阳能电池工作特性，建立了基于物理机制的光伏阵列模型。
通过比较了国内外提出的MPPT应用方法，采用了固定电压法实现最大功率跟踪，建立Boost 电路进行了仿真，并获得较理想的效果。
对于DC-AC部分，参考了大量逆变器控制常用方法，决定采用电网电压定向矢量控制方法[5]，在Matlab环境下利用Simulink建立仿真模型。
2 光伏逆变器主电路的设计与工作原理2.1 光伏逆变器的基本结构光伏逆变器的主要功能是将光伏电池输出的直流电能转换成交流电能。
一般由主电路和控制电路两部分组成,本章主要介绍逆变器的主电路结构及其硬件设计。
因为输出交流电压一般都比光伏电池的输出电压高很多,因此主电路一个DC/DC型的升压电路,此电路即为逆变器的前级部分。
经DC/DC电路的电压,需要经过一个DC/AC型电路逆变,最后输出交流电压。
综上所述,逆变器主电路是由DC/DC、DC/AC两种变换器联合组成。
其结构如图2.1所示。
图2.1 系统主电路结构图2.2 逆变器的拓扑分类按照逆变器主电路的拓扑结构分类有：半桥逆变器、全桥逆变器。
半桥逆变器的结构简单。
但是电压利用率较低。
而且在同样的开关频率下电网电流谐波比较大。
该电路的原理图如图2.2所示。
图2.2 半桥逆变电路结构图全桥逆变器的结构图如图2.3所示。
电路要求较高的直流侧电压。
但是结构简单容易控制。
图2.3 全桥逆变电路结构图2.3 系统工作原理2.3.1 前级Boost升压电路的工作原理Boost电路是由开关管Q、电感L、二极管D以及电容C组成。
通过控制开关管Q的通断将太阳能发电系统输出的直流电压升高。