太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)微型逆變器的研究

【摘要】：太陽能光伏并網(wǎng)微型逆變器具有高效、即插即用、低成本等諸多優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于日常生活當(dāng)中。而微型逆變器的拓?fù)浜妥畲蠊β庶c(diǎn)跟蹤算法是決定微型逆變器效率和性能的關(guān)鍵技術(shù)。目前較為常用且高效的微型逆變器拓?fù)溆薪诲e(cuò)并聯(lián)反激型拓?fù)?、隔離型Boost微型逆變器拓?fù)浜透哳lAC鏈型拓?fù)洹１疚姆治隽诉@三種拓?fù)涞碾娐穲D、工作原理和控制策略。其中交錯(cuò)并聯(lián)反激型和隔離型Boost微型逆變器拓?fù)涔β首儞Q級(jí)數(shù)較多,功率開關(guān)管導(dǎo)通損耗較大,控制復(fù)雜；而高頻AC鏈型微逆變器拓?fù)洳捎脝渭?jí)變換,功率開關(guān)管全部實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù),控制簡單,提高了系統(tǒng)效率。由于微型逆變器工作環(huán)境惡劣,在選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí),除了考慮系統(tǒng)效率這一因素外,系統(tǒng)的可靠性也是至關(guān)重要的。本文通過采用元器件計(jì)數(shù)法對(duì)交錯(cuò)并聯(lián)反激型和高頻AC鏈型微逆變器主電路拓?fù)溥M(jìn)行可靠性分析,通過計(jì)算兩系統(tǒng)的壽命、功率開關(guān)管電壓應(yīng)力及電容取值等得出：高頻AC鏈型微逆變器的生命周期約為25年,功率開關(guān)管電壓應(yīng)力適中,具有較高的可靠性。高頻AC鏈型微逆變器的前級(jí)串聯(lián)諧振電路采用移相調(diào)制,輸出50Hz正弦包絡(luò)的高頻交流電,經(jīng)后級(jí)矩陣變換電路輸出50Hz低頻電流注入電網(wǎng)。根據(jù)以上原理設(shè)計(jì)了高頻AC鏈型微逆變器的主電路,包括功率開關(guān)管的選擇及其驅(qū)動(dòng)電路、串聯(lián)諧振電路、變壓器等。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率,選取了基于SiC的MOSFET做為主功率器件,這種功率開關(guān)管具有工作電壓高、開關(guān)頻率高、損耗低等優(yōu)點(diǎn)。此外,設(shè)計(jì)了微型逆變器前級(jí)全橋逆變器和后級(jí)矩陣變換器的控制策略。與此同時(shí),本文重點(diǎn)研究了擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法以及基于三種不同步長的新型變步長最大功率點(diǎn)跟蹤算法。并運(yùn)用MATLAB/Simulink軟件對(duì)這三種算法進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明基于三種不同步長的新型變步長法具有高效性與快速性的優(yōu)點(diǎn)。最后,設(shè)計(jì)了高頻AC鏈型微逆變器主電路的仿真參數(shù),通過Multisim軟件平臺(tái)搭建了系統(tǒng)仿真模型,對(duì)比分析前級(jí)全橋逆變器和后級(jí)矩陣變換器開關(guān)波形與諧振電流波形,結(jié)果表明所有功率開關(guān)管均實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù),其中后級(jí)采用矩陣變換器使諧振電流注入電網(wǎng)或者回饋給電路,提高了能量利用率。通過基于FPGA的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)一步驗(yàn)證了采用基于SiC材料的功率開關(guān)管的高頻AC鏈型微逆變器具有良好的輸出電壓和電流波形,系統(tǒng)效率高于96%,符合理論研究。 【關(guān)鍵詞】：微型逆變器 可靠性 MPPT 高頻AC
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 引言13
• 1.2 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概述13-15
• 1.3 微型逆變器研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3.1 拓?fù)涞难芯楷F(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 控制策略的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 研究內(nèi)容和主要工作19-21
• 第二章 微型逆變器拓?fù)涞姆治?/span>21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 微型逆變器拓?fù)涓攀?/span>21-23
• 2.2.1 交錯(cuò)并聯(lián)反激型微逆變器21-22
• 2.2.2 隔離型Boost微逆變器22
• 2.2.3 高頻AC鏈型微逆變器22-23
• 2.3 高頻AC鏈型微逆變器特性23-27
• 2.3.1 高頻AC鏈型微逆變器控制策略23-25
• 2.3.2 高頻AC鏈型微逆變器特性25-27
• 2.4 交錯(cuò)并聯(lián)反激型和高頻AC鏈型微逆變器拓?fù)涞目煽啃苑治?/span>27-30
• 2.4.1 主電路拓?fù)淦骄ぷ鲏勖?/span>27-29
• 2.4.2 主功率開關(guān)管電壓應(yīng)力29-30
• 2.4.3 電容30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 高頻AC鏈型微逆變器的設(shè)計(jì)31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 設(shè)計(jì)方案31-38
• 3.2.1 硬件設(shè)計(jì)31-37
• 3.2.2 軟件設(shè)計(jì)37-38
• 3.3 本章小結(jié)38-41
• 第四章 MPPT算法的研究41-53
• 4.1 引言41-42
• 4.2 MPPT算法概述42-44
• 4.2.1 擾動(dòng)觀察法42-43
• 4.2.2 電導(dǎo)增量法43-44
• 4.3 新型變步長法44-47
• 4.4 MPPT的仿真研究47-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 高頻AC鏈型微逆變器仿真與實(shí)驗(yàn)研究53-59
• 5.1 引言53
• 5.2 仿真分析53-57
• 5.2.1 控制策略仿真分析54-56
• 5.2.2 軟開關(guān)仿真分析56-57
• 5.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證57-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)和展望59-61
• 6.1 課題總結(jié)59-60
• 6.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-67
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-69
• 作者與導(dǎo)師簡介69-71
• 附件71-72

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