基于FPGA的单相并网逆变器预测控制研究与实现

1.目的及意义

（1）课题研究目的和意义

新能源和可再生能源发电虽然普遍具有储量达、污染小的特点，目前加快新能源这一战略产业的发展已经成为我国的基本国策，全国新能源发电建设项目更是掀起了新一轮的浪潮。但由于受自然环境的限制和科技发展的制约，新能源电源的并网对大电网电能质量控制、系统安全稳定运行、电网的优化运行控制等方面都会产生一系列的影响。而决定新能源发电技术的关键技术之一的并网逆变运行的控制。

目前几种新能源技术中，太阳能以其突出的优势被认为是最具前景的新能源技术，具有无限潜力。太阳能分布式发电收到了人们的广泛重视。光伏逆变器的太阳能并网的关键电力电子设备，它将太阳能发出的直流电转化为交流电，并控制它并入电网。目前，并网逆变器多采用DSP控制平台，还有一些采用DSP FPGA多处理器的控制平台。依照电网的展望，太阳能分布式并网发电系统在未来不仅仅应用于大型分布式电站，也会大规模应用于小型发电场合。

随着FPGA技术的发展，其内部集成大量独立运算单元和存储器，具备一定的数字信号处理能力，可以满足并网逆变器的控制需求。而FPGA优秀的并行运算能力，一方面可以准确读出SVPWM调制信号，降低输出正弦波的谐波含量，另一方面提高了控制系统的响应速度。独立采用FPGA实现对光伏并网逆变器的控制。能够在保证输出电能质量的基础上，降低系统成本，提高控制效率，将光伏并网逆变器的控制策略独立实现。也有助于为专用集成芯片设计提供条件，进一步降低光伏并网逆变器的成本。

（2）国内外研究现状

从全球光伏发电产业整体来看，西方国家的技术水平较先进，着重从美国、德国以及日本这三个国家来介绍，这三个国家完全可以体现出国外的发展现状。

美国是第一个做出单晶太阳能电池的国家，同时也是最早实现光伏发电的国家，因此美国的光伏发电产业兴起的比较早，技术也相对的比较完善。1954年贝尔实验室经过不懈的努力，历经多次失败才研制出了首个能进行实际应用的单晶太阳能电池。2008年美国政府加大了对 PV发电的资金投入，还出台了很多扶持政策，它这一年新增的装机容量飘升至全球第二位。其能源部又于2011年的2月提出了"Sunshot”计划，做出了详细规划并提出，希望于2020年之前光伏发电的成本降低75%，而后美国政府又出台了一系列的明文政策，对发展光伏发电的项目提供无条件贷款、降息等优惠措施。美国政府于2015年的12月份又提出了新的政策，将太阳能减税优惠法案的有效期限又延长了5年，用以促进太阳能在美国能够快速普及和发展。