微型光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)

【摘要】：隨著全球一次能源短缺和環(huán)境嚴(yán)重污染等問(wèn)題發(fā)生,開(kāi)發(fā)利用可再生能源勢(shì)在必行。太陽(yáng)能因儲(chǔ)量大、分布廣、清潔、無(wú)污染成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。太陽(yáng)能的利用形式主要為光伏發(fā)電,而最大限度地利用太陽(yáng)能,提高光伏并網(wǎng)逆變器的效率具有現(xiàn)實(shí)的意義。目前在光伏電站中多采用中央逆變器來(lái)完成能量的轉(zhuǎn)換,中央逆變器體積大、保固時(shí)間短。中央逆變器跟蹤整個(gè)串并聯(lián)光伏陣列的最大功率點(diǎn),容易把光伏組件的局部峰值作為最大功率點(diǎn),光伏組件整體利用率低。本文專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種用于光伏并網(wǎng)的微型逆變器。微型逆變器體積小、重量輕、可靠性高、壽命長(zhǎng)、效率高、單塊光伏組件失效不會(huì)影響其他組件的正常工作。微型逆變器可集成在每個(gè)光伏組件上,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件的電流電壓,保證每個(gè)組件都工作在最大功率點(diǎn),極大的提高了能量的收集。微型逆變器中功率變換器設(shè)計(jì)成交錯(cuò)式反激變換器和換相器兩部分。交錯(cuò)式變換器設(shè)計(jì)成兩個(gè)單端反激變換器并聯(lián)的結(jié)構(gòu),兩個(gè)反激變換器工作相位相差180o,每個(gè)變換器承擔(dān)光伏組件輸出電流的1/2并承擔(dān)負(fù)載1/2的功率,減小了系統(tǒng)的產(chǎn)熱量、提高了系統(tǒng)效率、減小了輸入電流的總紋波、實(shí)現(xiàn)了直流與交流的電氣隔離;換相器設(shè)計(jì)成由4個(gè)單向可控硅組成的橋式結(jié)構(gòu),采用光耦控制單向可控硅的開(kāi)通,此設(shè)計(jì)中直接利用反激變換器輸出電壓來(lái)控制可控硅的關(guān)斷,控制方法簡(jiǎn)單且避免了橋式電路上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。功率變換器實(shí)現(xiàn)了直流到交流的轉(zhuǎn)換。采用有源箝位電路來(lái)抑制反激變換器主功率開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),主功率開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力減小并實(shí)現(xiàn)了主開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通。微型光伏并網(wǎng)逆變器軟件實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)機(jī)來(lái)確定系統(tǒng)的工作模式。采用增量電導(dǎo)法實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤控制(MPPT),完成了鎖相環(huán)和孤島檢測(cè)程序的仿真,檢驗(yàn)了算法的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng) 微型逆變器 有源箝位 MPPT 鎖相環(huán)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究目的及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國(guó)外并網(wǎng)逆變器研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-21
• 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-17
• 2.2 系統(tǒng)工作原理17-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第3章 逆變器硬件電路設(shè)計(jì)21-38
• 3.1 本設(shè)計(jì)性能指標(biāo)21
• 3.2 主電路設(shè)計(jì)21-29
• 3.2.1 交錯(cuò)式反激變換器設(shè)計(jì)22-27
• 3.2.2 有源箝位電路設(shè)計(jì)27
• 3.2.3 換相器設(shè)計(jì)27-28
• 3.2.4 EMI濾波器設(shè)計(jì)28-29
• 3.3 控制器選取29-30
• 3.4 輔助電源電路設(shè)計(jì)30
• 3.5 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)30-32
• 3.5.1 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.5.2 換相器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.6 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)32-37
• 3.6.1 電網(wǎng)電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì)33
• 3.6.2 電網(wǎng)電壓零點(diǎn)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)33-34
• 3.6.3 輸出交流電壓檢測(cè)電路34-35
• 3.6.4 交流電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.6.5 直流電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)36
• 3.6.6 直流電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì)36-37
• 3.7 本章小結(jié)37-38
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)38-53
• 4.1 TMS320F28027資源配置38-39
• 4.2 系統(tǒng)控制方法39-41
• 4.2.1 系統(tǒng)控制方法39
• 4.2.2 系統(tǒng)控制原理圖39-41
• 4.3 系統(tǒng)工作模式設(shè)計(jì)41-44
• 4.3.1 開(kāi)啟模式42
• 4.3.2 正常模式42-44
• 4.3.3 夜間模式44
• 4.3.4 錯(cuò)誤模式44
• 4.4 MPPT控制環(huán)設(shè)計(jì)44-47
• 4.5 鎖相環(huán)設(shè)計(jì)47-49
• 4.6 孤島檢測(cè)設(shè)計(jì)49-50
• 4.7 負(fù)載平衡控制軟件設(shè)計(jì)50-52
• 4.8 本章小結(jié)52-53
• 第5章 系統(tǒng)仿真53-58
• 5.1 系統(tǒng)仿真原理圖53-54
• 5.2 仿真波形54-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-63
• 致謝63

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