基于FPGA三相并網(wǎng)逆變器的設(shè)計.pdf

1、本文針對現(xiàn)代社會使用普遍率高,耗能大的電梯作為研究背景,設(shè)計了以FPGA為控制核心的三相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng),該系統(tǒng)可將電梯在下降過程中通過能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的直流電通過逆變電路轉(zhuǎn)換成三相交流電,最終并入電網(wǎng),實現(xiàn)能量的回饋,提高能量的利用率,達(dá)到了節(jié)能的目的。
　　 由于并網(wǎng)逆變器輸出的三相并網(wǎng)電流通常會帶有高次諧波分量,如直接并入電網(wǎng)會對電網(wǎng)產(chǎn)生無功污染和諧波污染,因此國際社會上通過并入電網(wǎng)的能量回饋設(shè)備是有著嚴(yán)格的要求。綜上,本文最終

2、實現(xiàn)的目標(biāo)是使得并網(wǎng)逆變器輸出的直流電壓利用率高,并網(wǎng)電流可調(diào),諧波畸變率小且與電網(wǎng)保持同相位。
　　 本文并網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計主要包括逆變電路功率開關(guān)器件的調(diào)制方式的設(shè)計,并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)之間濾波器的設(shè)計,并網(wǎng)系統(tǒng)閉環(huán)控制算法,硬件電路原理圖的設(shè)計,以及并網(wǎng)系統(tǒng)重要模塊基于FPGA的實現(xiàn)。
　　 在功率開關(guān)器件的調(diào)制方式的設(shè)計中,本文研究了一種新的基于不連續(xù)調(diào)制的SVPWM調(diào)制方式來控制功率開關(guān)器件,與傳統(tǒng)的SPWM相比此方

3、式下直流電壓利用率可以提高15.4％,且與連續(xù)調(diào)制的SVPWM相比,減少開關(guān)功率開關(guān)器件的開關(guān)次數(shù)降低開關(guān)損耗,同時其還具有諧波畸變率較小的優(yōu)點。在三相逆變器的輸出與電網(wǎng)之間設(shè)計了LCL濾波器,在濾除三相逆變器輸出電流中的高次諧波的性能方面有著更好的性能。
　　 并網(wǎng)系統(tǒng)閉環(huán)控制算法設(shè)計了一種基于電感電流外環(huán)電容電流內(nèi)環(huán)的電沛雙閉環(huán)控制算法,在Simulink仿真環(huán)境中完成三相并網(wǎng)逆變器的仿真,仿真結(jié)果表明此算法穩(wěn)態(tài)性能較好,動

4、態(tài)響應(yīng)速度快,逆變器輸出并網(wǎng)電流可控,且輸出電流相位能與三相電網(wǎng)中保持同步,實現(xiàn)了單位功率因數(shù)并網(wǎng)。系統(tǒng)的硬件電路采用了先進的IPM智能模塊,霍爾電流電壓傳感器以及高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS7864.以滿足系統(tǒng)對實時性的要求。
　　 FPGA因其高速,豐富的外部接口資源和并行計算的能力,在電力控制系統(tǒng)中,已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。本文以CycloneⅡ系列FPGA:EP2C8Q208作為系統(tǒng)控制核心,以Verilog硬件描述語