论文总字数：21025字

摘 要

随着时代的进步与科学的发展，能源问题逐渐逐渐的爆发出来，人类社会生产与正常生活所需要的电力需求日益增加，而传统能源的使用不仅使得这种不可再生能源开始出现枯竭的迹象，更是在不断的使用中排放了大量对自然环境造成巨大的影响。因此发展清洁能源成了现在科技发展中放在头位的任务。而在作为所有能源的根源，太阳能，就成为了当今时代能源研究的热门。从1945年第一块光伏板的研究发现一来，将太阳能转化为电能是利用太阳能的最为重要的方式。而为了能够将其提供给人们使用，三相光伏并网逆变器的设计就是必不可少的一部分了。

本文首先介绍了不同结构的光伏发电系统，然后重点介绍多级式非隔离型光伏发电系统作为基础，了解和学习前级DC/DC电路和后级的逆变电路。选择了boost升压电路作为前级电路进行直流变化，然后再学习逆变器的过程中明白的最为重要的是对于逆变器的控制策略为了得到稳定的逆变器系统，对逆变器的控制策略是十分重要的。在学习后结合自身，本文选择了电流滞环控制策略作为控制逆变器的方式。

在简单的设计了一个三相光伏并网逆变器系统后，通过MATLAB软件中的simulink平台将其进行仿真，从而验证学习过程中的理论知识，并确定系统是否能够正常工作。

关键词：逆变器：MATLAB：电流滞环控制

Abstract

With the progress of era and the development of science, energy issues are gradually broke out, the human society production and normal life need increasing electricity demand, and the use of traditional energy not only makes the first began showing signs of depletion of non-renewable energy, but also in constant use discharge a large amount of great effects on the natural environment. Therefore, the development of clean energy has become the top task in the development of science and technology. As the root of all energy sources, solar energy has become a hot topic of energy research in the current era. Converting solar energy into electricity is one of the most important ways to harness solar energy since the first photovoltaic panels were discovered in 1945. In order to be able to provide it for people to use, the design of a three-phase grid-connected photovoltaic inverter is an essential part.

This paper first introduces the photovoltaic power generation system of different structures, and then focuses on the multi-stage non-isolated photovoltaic power generation system as the basis to understand and learn the pre-stage DC/DC circuit and the post-stage inverter circuit. In the process of learning the inverter, the most important thing to understand is the control strategy of the inverter. In order to get a stable inverter system, the control strategy of the inverter is very important. Based on the study, the current hysteresis control strategy is selected as the way to control the inverter.

After the simple design of a three-phase photovoltaic grid-connected inverter system, it is simulated through the simulink platform in MATLAB software, so as to verify the theoretical knowledge in the learning process and determine whether the system can work normally.

Key words: inverter： MATLAB:：current hysteresis control

目录

摘要 3

Abstract 4

目录 5

第一章 绪论 8

1.1光伏发电的背景及意义 8

1.2国内外光伏发电的发展现状 9

1.3本文主要内容 10

1.4 论文安排 11

第二章 光伏发电系统设计 13

2.1光伏发电系统 13

2.2 三相光伏并网逆变器系统 14

2.3 DC/DC变换 16

2.4逆变器的控制方法 18

2.5本章小结 19

第三章 三相光伏并网系统的基本原理 20

3.1三相光伏并网逆变器的基本结构 20

3.2 boost升压电路 20

3.3逆变器 23

3.4电流滞环控制 25

3.5滤波器 26

3.6本章小结 26

第四章 系统仿真与分析 28

4.1 Boost升压电路的仿真 28

4.2 逆变器 29

4.3电流滞环控制的仿真 31

4.4系统仿真 32

4.5本章小结 35

第五章 总结和展望 36

5.1总结 36

5.2 不足与展望 36

参考文献 38

致谢 39

第一章 绪论

1.1光伏发电的背景及意义

能源是所有生产生活和各种科学进步的奠基石，人类的一切生活都离不开能源的铺垫。随着科技的进步与时代的逐渐发展，能源成为了人类赖以生存的必要之一。同时，能源的发展也是制约着科学及生产力的发展，从工业革命以来，蒸汽机的发明与诞生使得整个社会的生产力与之前纯人力所产生的生产力相比有着翻天覆地的提升。工业革命带给人类的巨大的物质性成就与生产力提升的同时也带来了不可估量、难以逆转的损失。一方面是对自然资源无节制的开发利用，以煤炭、石油等化石燃料为主，达到了竭泽而渔的程度，另一方面由于化石燃料这种不清洁能源的使用所造成的环境污染也是一个不可估量的损失。根据各种研究的数据表示，如果对于这种不可再生的化石类能源以同样的不加以节制的使用方式，那么在不久的将来，人类面临的问题就是能源枯竭。图1-1显示了部分化石燃料的全球储存量及其可使用年限。那么社会的一切一切都将被毁灭，不复存在。

图1.1 传统能源的全球储量和储采比

上图可以显而易将的看出传统不可再生能源的会将枯竭的惨痛结局，而在地球上生活的人类却是生生不息不断繁衍的，所以为了人类的正常生活，为了文明社会的自然传承，可持续发展观念是必须深入社会中每个人的理念，为了让可持续发展理念的顺利进行，寻找可再生的清洁能源是现在能源方面必须且急切需求的重中之重。

人类社会在享受着传统能源能源所带来的生产力的提升和生活之中的便利的同时，也受制于运用能源所带来的各种问题。各种化石能源，如煤炭、石油、天然气等不仅是有限的，可枯竭的。所以对于当务之急就是寻找可再生能源，加强对可再生能源的利用，降低化石等不可再生能源的使用比例，建立可持续发展战略，从而使社会逐步稳健的发展。在使用化石燃料的时候，会排放大量了例如二氧化碳等温室气体，使得全球温度上升，南北极中的大量冰川融化，一是造成水平面的上升，使得沿海地区面临危险，其中以荷兰为最。研究数据显示，由于海平面的上升，荷兰沿海地区由于陆地低于海平面导致国土面积下降。二是温度潜移默化的上升导致了全球生物多样化遭受到了难以化解的威胁，大量的物种都将因为温度的上升而变得更加难以生存，从而不可避免的变为濒危动物，甚至最终走向灭绝。

在所有清洁的可再生能源中，必须要提到的就是太阳能。地球作为太阳系中的一个星球，其整个星球的能源都可以说是来自于太阳系中的恒星——太阳。换而言之，地球上各种可再生能源、不可再生能源究其源头都是来自于太阳。可以说，我们所用的各种能源都是太阳能，太阳就是一个无尽的能源。不过一般而言，提到利用太阳能时，就是利用太阳辐射出的光能和热能。

早在1839年，法国科学家在实验室进行试验的时候，他发现了在样一个现象，就是当在给一块半导体材料给与光照时，检测出在半导体的不同部位出现的电位差，这个现象被称为光伏效应。通过对这一效应做了进一步的探索和研究之后，1954年，由美国科学家研制除了一种硅单质太阳能电池板。从而光伏发电技术有了巨大的突破。太阳能这一可再生清洁能源的应用也迈出了一大步。此后对于太阳能的运用也主要通过光伏发电这一技术。

光伏发电的运用使得能源紧张化有了初步的解决方案，太阳能作为一个取之不竭用之不尽的能源，既不用担心其枯竭，也不用担心它对于环境的破坏。唯一需要解决的问题就是提高对其的利用率。毕竟太阳所发出的光无处不在。这就意味着对于太阳能的利用不受任何地域等自然环境的限制，最为典型的就是居民用太阳能热水器，不过其主要运用的是太阳能的热辐射，不过居民区处处可见的太阳能热水器就体现了太阳能无处不可用的特点。所以，研究对太阳能的高效率应用是当今太阳能使用中需要突破的重点技术。

1.2国内外光伏发电的发展现状

自从第一块光伏发电板的研制成功后，又经过一段时间的科技发展，在上世纪90年左右，光伏发电的技术得到了突飞猛进的发展，同时有关太阳能发电的技术也日渐成熟。世界各个国家开始重视这一新兴的能源技术手段。到了2006年，成果是显而易见的，全球范围内光伏发电站的建立已经不可计量，光是兆瓦级别的发电站就有10多个。美国在此机遇之下，看到了光伏光伏发电的前景与未来，决定大力推广，在世界所有国家还没有意识到的情况下就已经做好了关于在未来的科技发展中对光伏发电技术的研究和将其在社会上落实，从“百万屋顶”计划中就可以看到美国对于光伏发电的重要性是十分认同的。在见识到了美国对待光伏发电技术的认真和严谨的时候，世界其他各国也不相落后，日本作为亲美国家及时跟随着美国的脚步，在其之后就推出了根据本国现状而定制的新阳光计划，这一敏锐的嗅觉让日本在光伏发电这个领域内成了一大重量国家，具体表现为其国内的光伏发电设备的生产量能够占据全球市场的一半之多，其成就令人难以想象。在这样的科技与经济的双重推动下，欧洲各国也不甘落后，逐渐开始重视光伏发电技术，从而让自己国家在这一领域有所突破。

在这样一个大环境的推动之下，全球的光伏发电事业都在蓬勃发展，在连续的几年内，全球设立的光伏发电站都在以一个不可想象的速度发展。在这一发展的过程中，欧洲由于其雄厚的经济底蕴成为全球光伏发电设备安装的最大最多的地区。

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