太陽(yáng)能光伏發(fā)電用軟開(kāi)關(guān)功率變換器的研究

【摘要】：應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī),積極發(fā)展新的、可再生的能源成為了解決能源短缺、環(huán)境污染等諸多問(wèn)題的有效途徑。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)也向著高效率方向發(fā)展。特別是在小規(guī)模住宅用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中,為了省去笨重、低效的工頻變壓器,必須采用前級(jí)DC/DC變換器將太陽(yáng)電池的低輸出直流電變換為高壓直流電,要求具有較高的電壓增益、變換效率高、體積小重量輕。前級(jí)DC/DC變換器作為住宅用太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分,它的性能優(yōu)劣直接影響到后級(jí)逆變器的工作狀況和系統(tǒng)的整體效率。 本文首先對(duì)光伏系統(tǒng)中常用的幾類DC/DC變換器進(jìn)行了研究,分析了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn),基于前級(jí)DC/DC變換器在光伏系統(tǒng)中發(fā)揮的作用和高效率、輕量小型等性能要求提出一種適用于住宅用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的升壓直流變換器。 提出了一種有源輔助諧振換流的軟開(kāi)關(guān)直流變換器,它通過(guò)采用簡(jiǎn)單的有源輔助諧振回路實(shí)現(xiàn)了主、輔助開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)工作,開(kāi)關(guān)管的電壓電流應(yīng)力小,減小了電壓與電流的交疊現(xiàn)象從而減小開(kāi)關(guān)損耗,變換效率得到提高。主要以在Boost變換器中的應(yīng)用為例詳細(xì)分析了變換器的工作原理,對(duì)各工作模式進(jìn)行了數(shù)學(xué)解析,進(jìn)行了主、輔開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)條件分析,并對(duì)回路中的各參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 最后進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),通過(guò)仿真結(jié)果的對(duì)比和分析,驗(yàn)證了該變換器的高效性和在光伏系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng) 軟開(kāi)關(guān) 直流/直流變換器 零開(kāi)關(guān) 諧振換流
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM46;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 本課題的研究背景、目的和意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的的應(yīng)用11-12
• 1.3 高頻軟開(kāi)關(guān)技術(shù)及其發(fā)展與應(yīng)用12-16
• 1.3.1 硬開(kāi)關(guān)電路及其局限性12-14
• 1.3.2 高頻開(kāi)關(guān)化的優(yōu)缺點(diǎn)14-15
• 1.3.3 軟開(kāi)關(guān)變換技術(shù)15-16
• 1.4 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)概要16-21
• 1.4.1 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的分類16-19
• 1.4.2 住宅用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成19-20
• 1.4.3 功率控制器的種類20-21
• 1.5 本文內(nèi)容及主要工作21-24
• 第2章 光伏系統(tǒng)中的DC/DC變換器24-44
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)中DC/DC變換器的應(yīng)用24-25
• 2.2 光伏系統(tǒng)中的非隔離型DC/DC變換器25-30
• 2.2.1 降壓斬波電路25-27
• 2.2.2 升壓斬波電路27-28
• 2.2.3 Buck-Boost電路28
• 2.2.4 三電平斬波電路28-29
• 2.2.5 非隔離型DC/DC變換器在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用29-30
• 2.3 光伏系統(tǒng)中的隔離型DC/DC變換器30-35
• 2.3.1 反激變換器30-31
• 2.3.2 正激變換器31-32
• 2.3.3 半橋直流變換器32-33
• 2.3.4 全橋直流變換器33-34
• 2.3.5 隔離型DC/DC變換器在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用34-35
• 2.4 光伏系統(tǒng)中的軟開(kāi)關(guān)直流變換器35-41
• 2.4.1 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用35
• 2.4.2 軟開(kāi)關(guān)直流變換電路35-41
• 2.5 基于DC/DC變換器的最大功率點(diǎn)跟蹤41-42
• 2.5.1 基本原理41-42
• 2.5.2 算法實(shí)現(xiàn)42
• 2.6 本章小結(jié)42-44
• 第3章 光伏發(fā)電用軟開(kāi)關(guān)功率變換器的研究44-66
• 3.1 光伏發(fā)電整體系統(tǒng)44-45
• 3.2 變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)45
• 3.3 變換器的工作原理45-55
• 3.4 開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)條件分析55-56
• 3.4.1 主開(kāi)關(guān)S_1的軟開(kāi)關(guān)條件55-56
• 3.4.2 輔助開(kāi)關(guān)S_2的軟開(kāi)關(guān)條件56
• 3.5 參數(shù)設(shè)計(jì)56-63
• 3.5.1 升壓電感的設(shè)計(jì)56-57
• 3.5.2 輸出電容的設(shè)計(jì)57
• 3.5.3 輔助諧振回路的參數(shù)設(shè)計(jì)57-63
• 3.6 變換器的電磁干擾分析63-64
• 3.6.1 變換器的干擾源分析63
• 3.6.2 變換器的電磁干擾耦合途徑分析63-64
• 3.6.3 用于變換器的電磁兼容措施64
• 3.7 本章小結(jié)64-66
• 第4章 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析66-86
• 4.1 仿真軟件介紹66-67
• 4.2 軟開(kāi)關(guān)變換器的仿真結(jié)果分析67-74
• 4.2.1 仿真模型67-69
• 4.2.2 主、輔開(kāi)關(guān)管的波形評(píng)價(jià)69-72
• 4.2.3 二極管的波形評(píng)價(jià)72-74
• 4.3 占空比對(duì)輸出特性的影響74-76
• 4.4 輸出紋波分析76-77
• 4.5 電壓調(diào)整率分析77
• 4.6 硬開(kāi)關(guān)方式與軟開(kāi)關(guān)方式的比較77-81
• 4.6.1 主開(kāi)關(guān)S_1的波形比較79-80
• 4.6.2 輸出二極管D_1的波形比較80-81
• 4.7 不同開(kāi)關(guān)頻率對(duì)軟開(kāi)關(guān)條件的影響81-84
• 4.8 效率分析84-85
• 4.9 本章小結(jié)85-86
• 第5章 結(jié)論86-88
• 5.1 結(jié)論86
• 5.2 今后工作與展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-94
• 攻讀碩士期間取得的成果94

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