燃料电池并网逆变器研究与设计.pdfVIP

武汉理工大学硕士论文 摘 要 随着国家“节能减排、“低碳经济等发展战略的提出，清洁环保、节能 高效的燃料电池成为新能源领域重要的研究热点之一，燃料电池逆变并网技术 又是其推广应用的关键。本文以3kW燃料电池并网需求为背景，开展燃料电池 单相逆变并网技术研究，重点研究逆变并网系统的主电路拓扑结构，控制策略 以及参数配置等，具体内容如下： 设计了燃料电池并网逆变器的总体方案，在对比分析各种并网拓扑结构的 基础上，提出了全桥升压电路和全桥逆变器为主体的拓扑结构，并分析了该系 统各个模块的工作原理。 设计了并网逆变器的硬件电路。硬件电路包括DC／DC全桥升压电路，DC／AC 全桥逆变电路，缓冲电路，驱动电路，滤波电路，信号采集电路以及主控制器 外围电路等。分析了系统中存在的各种干扰，并探讨了相关的抗干扰措施。 在分析燃料电池的输出特性以及并网系统工作特点的基础上，建立了系统 模型，研究了系统的逆变输出电流跟踪电网电压的控制策略，确定以PI闭环调 节为控制核心，并且加入了电压前馈补偿控制，证明了电压前馈补偿控制可以 抵消电网电压对并网电流的影响。改进了数字锁相算法，使逆变电流与电网电 压更准确的同频同相，使逆变器以高功率因数并网。 根据系统总体设计的要求，进行了软件设计。对DSP2407以及CPLD的资源 进行了合理的分配，对中断优先级进行了分配，设计了锁相单元以及SPln!中断 处理的流程图。 研制了一台3kW燃料电池并网逆变器样机，对oC／oc模块和DC／AC模块进 行了分块调试，最后进行了联合调试，并对各种试验波形进行了分析。测试结 果表明，该样机的逆变输出电流稳定的跟踪电网的电压，实现了燃料电池的能 源以高功率因数回馈到电网，达到了预期的设计目标。 关键词：燃料电池；并网逆变器；DSP；电流跟踪控制 武汉理工大学硕士论文 Abstract Withthe of”EnergySaving”，”Low-carboneconomy”wereproposed， concept thefuelcellswhichiS and efficienthasbecomeall clean，environmentallyenergy newfieldof research offuel important energy focus．The鲥d-connectiontechnology focuseson fuelcell iSthe toits thesis cellinverter key application．TlliS single—phase the and analysistopology,principle，controlstrategy 鲥d．connectedsystem，and main arefollows： selectionindetail．Thecontents parameter thisthesis theoveralIschemeofthefuelcell Firstly designs grid—connected inverter．Basedonthe and ofvariousnetwork comparison topologies，this