單相非隔離型光伏并網逆變器的研究

【摘要】： 在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天,新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視。太陽能是當前世界上最清潔、最現(xiàn)實、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關注。而太陽能光伏并網發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢,必將得到快速的發(fā)展。在并網型光伏發(fā)電系統(tǒng)中,逆變器是系統(tǒng)中最末一級或唯一一級能量變換裝置,其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個并網型系統(tǒng)的性能和投資。按照不同的標準光伏并網逆變器的拓撲結構分為很多種,本文主要研究單相非隔離型光伏并網逆變器。 文章首先概述了光伏并網系統(tǒng)的發(fā)展情況并分析了當前國際金融危機對光伏產業(yè)的影響。其次,分析了當前國際市場上主要的光伏逆變器產品的特點,概括了光伏并網系統(tǒng)中光伏陣列的配置。隨后,本文以單相全橋拓撲為模型分析了非隔離型并網系統(tǒng)在采用不同的PWM調制策略下的共模電流,指出了抑制共模電流需滿足的條件。對于全橋和半橋拓撲,分析了不同的濾波方式對共模電流抑制的影響?？偨Y了能夠抑制共模電流的實用電路拓撲并提出了一種能夠抑制共模電流的新拓撲。對不同拓撲的損耗情況在文章中進行了比較。 對于非隔離型并網系統(tǒng)中的逆變器易向電網注入直流分量的問題,首先分析了直流分量產生的原因及其導致變壓器產生的直流偏磁飽和現(xiàn)象。在此基礎上,總結了抑制直流分量的方法,指出了半橋拓撲能夠抑制直流分量。對于并網電流的控制,工程上通常采用比例積分控制器,而比例積分控制器在理論上無法實現(xiàn)無靜差控制,因此,本文對能夠實現(xiàn)無靜差控制的比例諧振控制器進行了簡要分析。最后,在非隔離型1.5kW實驗平臺上對共模電流和直流分量的抑制方法進行了驗證。 【關鍵詞】：光伏并網 共模電壓 共模電流 直流分量 比例諧振
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 致謝8-14
• 第一章 緒論14-25
• 1.1 課題研究的背景和意義14-16
• 1.2 光伏發(fā)電在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀16-22
• 1.2.1 光伏并網的發(fā)展情況及金融危機對光伏產業(yè)的影響16-17
• 1.2.2 國際光伏并網技術的發(fā)展17-19
• 1.2.3 國內外光伏并網逆變器產品的特點及發(fā)展趨勢19-22
• 1.3 光伏并網逆變器的成本及效率問題22-23
• 1.4 論文的主要內容23-25
• 第二章 光伏并網系統(tǒng)的體系結構25-33
• 2.1 光伏陣列的配置25-27
• 2.2 光伏系統(tǒng)的體系結構27-31
• 2.2.1 集中式結構27
• 2.2.2 集成式結構27-29
• 2.2.3 串型結構29-30
• 2.2.4 多重串結構30-31
• 2.2.5 主從結構31
• 2.3 光伏并網體系結構的發(fā)展趨勢31-33
• 第三章 并網系統(tǒng)中共模電流的抑制33-46
• 3.1 非隔離型光伏并網系統(tǒng)中的共模電流33-34
• 3.2 單相光伏并網系統(tǒng)的共模分析34-38
• 3.2.1 單相全橋逆變器的共模分析34-36
• 3.2.2 半橋逆變器的共模分析36-38
• 3.3 不同濾波方式對共模電流抑制的影響38
• 3.4 抑制共模電流的實用電路拓撲38-46
• 3.4.1 帶交流旁路的全橋逆變器38-39
• 3.4.2 帶直流旁路的全橋逆變器39-40
• 3.4.3 H5 拓撲40
• 3.4.4 本文提出的混合橋臂拓撲40-42
• 3.4.5 各種拓撲結構損耗的比較42-43
• 3.4.6 三相拓撲43-46
• 第四章 并網逆變器輸出直流分量的抑制46-57
• 4.1 相關國家關于直流分量的標準規(guī)范46
• 4.2 直流分量的產生原因46-47
• 4.3 變壓器的直流偏磁飽和現(xiàn)象47-48
• 4.4 直流分量的抑制方法48-57
• 4.4.1 軟件直流分量的抑制48-49
• 4.4.2 硬件直流分量的抑制49-50
• 4.4.3 基于虛擬電容概念的直流分量抑制方法50-52
• 4.4.4 半橋及其改進拓撲52-57
• 第五章 基于準比例諧振控制器的并網電流控制技術57-63
• 5.1 并網系統(tǒng)的結構57
• 5.2 并網逆變器的控制原理57-58
• 5.3 電流內環(huán)控制器的選擇58-60
• 5.3.1 電流比例(P)控制58-59
• 5.3.2 電流比例積分(PI)控制59-60
• 5.3.3 電流比例諧振(PR)控制60
• 5.4 準比例諧振控制器的參數(shù)設計與仿真60-63
• 第六章 系統(tǒng)實驗及分析63-71
• 6.1 實驗系統(tǒng)硬件設計63-66
• 6.1.1 系統(tǒng)構成63
• 6.1.2 IPM 模塊的選擇63-64
• 6.1.3 控制電路設計64-66
• 6.2 實驗系統(tǒng)軟件設計66-68
• 6.3 實驗結果68-71
• 第七章 總結與展望71-72
• 參考文獻72-76
• 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文76-77

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