基于雙向反激變換器的微功率光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)

【摘要】：光伏并網(wǎng)發(fā)電是解決全球能源危機(jī)的重要選擇之一。傳統(tǒng)的集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)存在的問題日趨明顯,而采用微功率逆變器的分布式并網(wǎng)系統(tǒng)具有抗局部陰影能力強(qiáng)、可靠性高、擴(kuò)展靈活、易于配置等優(yōu)點(diǎn),成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。光伏電池具有輸出電壓低、電壓范圍寬的特點(diǎn),光伏逆變器應(yīng)具有升壓變換功能,而且基于安全性和可靠性的需要,逆變器應(yīng)有高頻變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離。單級(jí)高頻鏈接逆變器彌補(bǔ)了兩級(jí)式的不足,在效率和功能上都有明顯的提高。反激式拓?fù)淇赏瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)升壓、隔離,且結(jié)構(gòu)簡潔、控制簡單,是并網(wǎng)逆變器拓?fù)涞妮^好選擇。因此,本文采用雙向反激變換器作為微功率光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)?。本文首先分別闡述微功率逆變器的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,論述了適合微功率逆變器主電路拓?fù)涞奶攸c(diǎn)。分析了差動(dòng)控制和單邊控制兩種控制方式下雙向反激逆變器的工作原理,得出單邊控制的雙向反激逆變器更適合用于微功率光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。對并網(wǎng)電流環(huán)進(jìn)行了建模、仿真,分別研究了反激變換器在DCM和CCM兩種工作模式下實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)電流型并網(wǎng)的控制策略,并研究了并網(wǎng)電流的過零點(diǎn)畸變問題。本文對最大功率跟蹤(MPPT)進(jìn)行了研究,與兩級(jí)并網(wǎng)逆變系統(tǒng)不同,在單級(jí)并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中,將MPPT設(shè)計(jì)為外環(huán),由MPPT環(huán)產(chǎn)生并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)的電流給定,在Matlab仿真環(huán)境下搭建了光伏電池模型,利用該模型和S函數(shù)編寫了基于擾動(dòng)觀察法的MPPT算法,仿真實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤。最后,本文對系統(tǒng)的硬件電路、參數(shù)和軟件流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 【關(guān)鍵詞】：微功率逆變器 光伏發(fā)電 雙向反激變換器 MPPT
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景9-13
• 1.1.1 光伏發(fā)電的背景9-10
• 1.1.2 微功率逆變器的背景10-12
• 1.1.3 微功率逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)12-13
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展13-15
• 1.2.1 微功率逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 微功率逆變器的關(guān)鍵技術(shù)14-15
• 1.3 研究主要內(nèi)容15-16
• 第2章 雙向反激微功率逆變器原理分析16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 并網(wǎng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)16-17
• 2.3 微功率逆變器主電路拓?fù)浞治?/span>17
• 2.4 微功率逆變器控制策略17-20
• 2.4.1 差動(dòng)控制17-18
• 2.4.2 單邊控制18-19
• 2.4.3 兩種控制方式的關(guān)系19-20
• 2.5 濾波器分析20
• 2.6 本章小結(jié)20-22
• 第3章 并網(wǎng)電流控制22-36
• 3.1 引言22
• 3.2 CCM電流環(huán)建模22-26
• 3.2.1 反激變換器建模22-24
• 3.2.2 電流環(huán)建模24-26
• 3.3 DCM電流環(huán)建模26-27
• 3.4 仿真分析27-34
• 3.4.1 開環(huán)仿真27-28
• 3.4.2 CCM閉環(huán)仿真28-31
• 3.4.3 DCM閉環(huán)仿真31-34
• 3.5 兩種工作模式對比34-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第4章 最大功率跟蹤算法36-45
• 4.1 引言36
• 4.2 光伏陣列數(shù)學(xué)模型36-39
• 4.3 最大功率點(diǎn)跟蹤的實(shí)現(xiàn)39-42
• 4.4 帶MPPT的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 硬件和軟件設(shè)計(jì)45-57
• 5.1 硬件設(shè)計(jì)45-52
• 5.1.1 高頻變壓器設(shè)計(jì)45-47
• 5.1.2 開關(guān)管設(shè)計(jì)47
• 5.1.3 濾波電容及濾波電感的設(shè)計(jì)47-48
• 5.1.4 采樣電路的設(shè)計(jì)48-50
• 5.1.5 RCD緩沖電路的設(shè)計(jì)50-51
• 5.1.6 開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)51-52
• 5.2 軟件設(shè)計(jì)52-56
• 5.2.1 單片機(jī)資源分配52-54
• 5.2.2 程序流程設(shè)計(jì)54-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61

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