太陽能光伏陣列模擬器的研究

【摘要】：隨著太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的日趨成熟,太陽能光伏并網(wǎng)逆變器也隨之被大量的研發(fā)、生產(chǎn)。若以實(shí)際的太陽能電池板產(chǎn)生的直流電作為逆變器的輸入,因光照強(qiáng)度和溫度都不易改變,無法及時(shí)模擬不同的太陽能光伏特性曲線,所以逆變器的研發(fā)周期受到了很大的限制。 太陽能光伏陣列模擬器的研制成功地解決了上述問題,模擬器能夠按照特定的光伏特性曲線的要求,模擬光伏陣列在任意光照強(qiáng)度、任意溫度下的直流輸出,供逆變器調(diào)試使用。模擬器可以在短時(shí)間內(nèi)模擬單個(gè)甚至多個(gè)光伏特性曲線的不同狀況下的輸出直流,極大的方便了逆變器的調(diào)試。 隨著光伏并網(wǎng)逆變器的高頻化趨勢(shì),其功率等級(jí)等性能有較大的提高,作為前端輸入設(shè)備的光伏陣列模擬器的設(shè)計(jì)也要求不斷提高開關(guān)頻率。而在保持原有功率等級(jí)不變的情況下提高模擬器的開關(guān)頻率,就需要考慮基于軟開關(guān)技術(shù)的模擬器拓?fù)?。一種二次側(cè)利用簡(jiǎn)單的輔助電路的零電壓零電流移相全橋變換器在模擬器中的應(yīng)用,能很好的解決上述問題,該電路能實(shí)現(xiàn)超前臂零電壓開通、滯后臂零電流關(guān)斷,在提高模擬器的開關(guān)頻率的同時(shí),大大降低了開關(guān)管的開通、關(guān)斷時(shí)所產(chǎn)生的損耗,使模擬器的效率大為提高。 在光伏陣列模擬器中引入軟開關(guān)技術(shù)時(shí)需要對(duì)軟開關(guān)全橋電路中各個(gè)元器件都選擇合理的參數(shù),保證諧振電路的正常工作,模擬器才能運(yùn)行在軟開關(guān)狀態(tài),而主電感、電容參數(shù),諧振電感、電容參數(shù),以及隔離變壓器參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算,更是軟開關(guān)諧振電路穩(wěn)定運(yùn)行的保障。本文給出了軟開關(guān)全橋電路中各個(gè)元器件全部參數(shù)計(jì)算,并確定了太陽能光伏陣列模擬器裝置的器件型號(hào)。 通過仿真既可驗(yàn)證軟開關(guān)電路中各個(gè)器件選取的正確性,又可對(duì)所選擇的控制策略加以驗(yàn)證,并從中分析控制中的不足,也為具體實(shí)驗(yàn)調(diào)試提供依據(jù)。本課題中搭建了太陽能光伏陣列模擬器仿真模型,驗(yàn)證了軟開關(guān)電路中各個(gè)器件選取的正確性。并對(duì)基于軟開關(guān)的太陽能光伏陣列模擬器的控制系統(tǒng)和相應(yīng)的控制方法進(jìn)行了初步的研究。 【關(guān)鍵詞】：太陽能光伏陣列模擬器 軟開關(guān)技術(shù) 零電壓零電流移相全橋變換器控制策略
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 太陽能資源的利用9-13
• 1.1.1 太陽能概況及利用前景9-10
• 1.1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀10-13
• 1.2 太陽能電池特性及數(shù)學(xué)物理模型13-17
• 1.2.1 太陽能電池的基本原理與特性13-14
• 1.2.2 太陽能光伏陣列的數(shù)學(xué)物理模型14-17
• 1.3 太陽能光伏陣列模擬器的研究17-18
• 1.3.1 課題的研究意義17
• 1.3.2 國內(nèi)外研究狀況17-18
• 1.4 本文研究內(nèi)容18-20
• 2 太陽能光伏陣列模擬器的結(jié)構(gòu)及工作原理20-26
• 2.1 太陽能光伏陣列模擬器的整流電路20-21
• 2.2 太陽能光伏陣列模擬器功率電路21-24
• 2.2.1 正激型功率電路21-22
• 2.2.2 半橋型功率電路22
• 2.2.3 全橋型功率電路22
• 2.2.4 降壓型功率電路22-23
• 2.2.5 二象限斬波型功率電路23
• 2.2.6 其它電路23-24
• 2.3 太陽能光伏陣列模擬器控制電路24
• 2.4 太陽能光伏陣列模擬器的工作原理24-26
• 2.4.1 查表法24-25
• 2.4.2 計(jì)算法25
• 2.4.3 擬合法25-26
• 3 太陽能光伏陣列模擬器主電路設(shè)計(jì)26-47
• 3.1 太陽能光伏陣列模擬器主電路拓?fù)浞桨高x擇26-30
• 3.1.1 一次測(cè)加隔直電容以及飽和電感的ZVZCS-FB全橋變換器27-28
• 3.1.2 二次測(cè)采用有源筘位開關(guān)的ZVZCS-FB全橋變換器28
• 3.1.3 二次測(cè)帶有能量恢復(fù)緩沖諧振電路的ZVZCS-FB全橋變換器28-29
• 3.1.4 在滯后橋臂串聯(lián)了二極管的ZVZCS-FB全橋變換器29
• 3.1.5 利用簡(jiǎn)單的輔助電路的ZVZCS-FB全橋變換器29-30
• 3.2 模擬器主電路方案工作原理分析30-36
• 3.3 模擬器主電路拓?fù)淦骷x型36-47
• 3.3.1 交流處理電路器件選型38-40
• 3.3.2 整流電路器件選型40-41
• 3.3.3 直流功率電路器件選型41-47
• 4 太陽能光伏陣列模擬器的仿真47-51
• 4.1 太陽能光伏陣列模擬器的仿真系統(tǒng)建模47-48
• 4.2 負(fù)載固定時(shí)太陽能光伏陣列模擬器仿真48-49
• 4.3 負(fù)載變化時(shí)太陽能光伏陣列模擬器仿真49-51
• 5 太陽能光伏陣列模擬器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析51-56
• 5.1 太陽能光伏陣列模擬器控制系統(tǒng)基本組成51-54
• 5.2 太陽能光伏陣列模擬器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)54-56
• 6 結(jié)論56-58
• 6.1 對(duì)已完成工作的總結(jié)56
• 6.2 目前存在的不足56-58
• 參考文獻(xiàn)58-60
• 在學(xué)研究成果60-61
• 致謝61

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