摘 要

随着世界能源不断减少以及环境的恶化，新型能源越来越引发人们的关注，常见的新能源就包括太阳能和风能。风能由于具有噪音等问题，暂时只能在地处偏远、人口稀少的地区应用。另外，从发电要达到的经济效益来看，风能只有通过相当大规模的投入才能达到利用效果。相比于风能，太阳能由于其分布的广泛性、存储的无穷性、利用的安全性和无污染性更加受到人们的青睐。三相并网逆变器作为光伏发电系统中最关键的设备，连接了发电设备和电网，其性能的优劣直接决定了供电的效率和质量，其中并网控制技术尤其重要。本文针对三相并网逆变器进行了控制策略的研究和控制软件的设计，主要内容如下：

本文基于三相全桥逆变的基本电路拓扑结构，对三相并网逆变器的控制策略进行了分析，对实现方法进行了研究。包括分析了几种脉宽调制的特点，选取并分析了SVPWM，设计了基于前馈解耦SVPWM的电流PI控制策略。在进行了以上分析和设计之后，本文选取了DSP控制芯片TMS320F28335作为主控制器，对相关模块进行了介绍，并根据控制策略和软件需求进行了相关的软件设计，包括ADC转换与数据处理程序、通信接口程序设计、以及用软件实现控制算法。

在matlab中建立了三相并网逆变器控制算法仿真模型，通过simulink仿真运行证明了此算法的正确性，并在开发板上对程序进行了测试，结果表明程序都能正确运行。

关键词：三相并网逆变器；空间矢量；电流PI控制；仿真模型

Abstract

With the development of energy shortage and environmental pollution, new energy source such as solar energy, wind energy has attracted more and more attention. Due to the existence of noise and other issues, wind energy is only suitable for setting in more remote, less populated areas, and from the realization of the economic point of view, the wind source can achieve the effect of utilization only through large-scale investment. Solar energy with its extensive distribution, energy infinity, the use of security and cleanliness attracts people of all ages. As the key equipment to connect the power grid,the performance of three-phase grid-connected inverter directly determines the efficiency and quality of power supply. And the grid-connected control technology is especially important. In this paper, the control strategy of this filed is studied and the control software is designed, the main contents are as follows:

Based on the three-phase full-bridge inverter ,the three-phase grid inverter control strategy was analyzed and designed, including the analysis of the space vector pulse width modulation and the design of current PI control strategy based on feed forward decoupling SVPWM. And the three-phase grid inverter simulation model is give in Matlab, which verifies the correctness of this algorithm.

Upon completion of the above analysis and design, the DSP control chip TMS320F28335 is selected as the main controller, and the related modules are introduced. And the related software is designed according to the control strategy and software requirements, including A / D conversion and data processing program, CAN communication interface program, and control algorithm software implementation. Finally, the software is tested on the development board.

Key Words: three-phase grid inverter; space vector; current PI control; simulation module;

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.3 本文的主要研究内容 4

第2章 三相并网逆变器控制策略的研究 5

2.1 并网控制策略概述 5

2.2 三相并网逆变器控制方式的分析 6

2.2.1 调制方式的选择 6

2.2.2 SVPWM的原理 7

2.2.3 SVPWM的实现 8

2.3 三相并网逆变器的电流控制策略 10

2.3.1 电流控制方式选择 10

2.3.2 前馈解耦控制的研究 10

2.4 本章小结 12

第3章 基于matlab的控制算法仿真 13

3.1各模块模型的搭建 13

3.1.1 坐标变换模块 13

3.1.2 前馈解耦PI控制模块 13

3.1.3 SVPWM生成模块 14

3.2 整体算法仿真模型 14

3.3 仿真结果 16

3.4 本章小结 17

第4章 基于DSP的软件设计 18

4.1 DSP开发平台的搭建 18

4.2 控制程序设计 19

4.2.1 主程序设计 19

4.3.2 中断程序设计 20

4.3本章小结 22

总结 23

参考文献 24

附录 25

致谢 31

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

如今能源的枯竭越来越严重，以及化石能源的使用对生态环境的破坏越来越严重，影响越来越大。人们开始意识到可再生清洁能源的进一步推广和发展可以缓解这些尖锐的矛盾。所以，人们十分的关注怎样才能充分的利用可再生清洁能源尤其是太阳能。世界上所有国家都十分关注和重视可再生能源的发展，在众多可再生能源中，太阳能不仅取之不尽用之不竭，而且十分安全，对环境没有污染，所以成为目前众多国家的关注热点。

根据计算，如果用太阳能发电来给全世界供电，需要利用829.2万平方公里的地方来布置发电装置，这个面积不到整个海洋面积的百分之三，相对于撒哈拉沙漠也比较小^[1]，最重要的是太阳能永远用不完。太阳一秒钟传送到地球上的能量大致相当于6×10⁵万吨标准煤的能量，高达10¹⁴千瓦，而这仅是太阳所有辐射能量的20亿分之一；另外，太阳在不停息的向地球传递能量，据估算，地球一整天所需的能量最多只相当于太阳每分钟所向地球发出的能量，这告诉我们太阳输送给了地球至少210亿桶石油的能量。如果由此推算，每一天太阳发送到地球上的能量是世界能源储量的10⁴倍[2]，这个结果十分惊人。所以我们可以展望，在不远的未来，太阳能将会成为世界能源的中心力量，预估到2030年太阳能发电在世界供电比例中将占到超过10% [3]。

太阳能光伏电池产生的直流电转换为可并网交流电所需的核心器件就是三相并网逆变器，虽然它的成本只占到整个光伏发电系统成本的10%到15%，但是其稳定性和转换效率对推动光伏发电技术发展、降低整体成本至关重要。通过对电力电子技术和相应的控制手段策略的研究和改善能够减少系统消耗、提高效率从而获得最佳的输出。

1.2 国内外的研究现状

（1）三相并网逆变器应用领域现状