光伏并網(wǎng)微逆變器研究

【摘要】：面對能源危機與環(huán)境惡化的雙重威脅,減少化石燃料的使用,發(fā)展清潔能源成為了世界各國應(yīng)對能源危機以及生態(tài)污染的策略。清潔能源主要是指在自然界中儲藏豐富且利用時對環(huán)境影響較小的風(fēng)、光、水等能源,其中,大力發(fā)展光伏發(fā)電已經(jīng)是世界潮流。在光伏逆變器結(jié)構(gòu)之中,交流組件結(jié)構(gòu)具有每個組件獨立工作,高模塊化,體積小,轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點,未來具有良好的發(fā)展前景。而微逆變器是該結(jié)構(gòu)的核心,因此,對微逆變器的研究具有重要的理論參考和工程應(yīng)用價值。本文首先通過比較,采用交錯反激式拓?fù)溥M(jìn)行微逆變器的設(shè)計,對反激拓?fù)涓鞴ぷ髂Ｊ降奶匦赃M(jìn)行了對比分析,采用具有電流源特性的DCM工作模式。分析了平均電流控制的工作原理,微逆變器先將反激輸出調(diào)制為正弦半波,再通過工頻換向橋變?yōu)檎译娏?。對于變壓器漏感問題引起的主開關(guān)兩端關(guān)斷電壓尖峰和功率損耗問題,采用了主開關(guān)和輔助開關(guān)非互補導(dǎo)通的有源箝位技術(shù),詳細(xì)分析了其工作原理,通過該技術(shù)實現(xiàn)了漏感能量的回收利用和主開關(guān)的ZVS開通,降低了主開關(guān)兩端關(guān)斷時的電壓尖峰,改善了微逆變器的效率和穩(wěn)定性。本文研究了光伏組件的MPPT方法,設(shè)計了一種改進(jìn)型變步長電導(dǎo)增量法,跟蹤速度快,跟蹤精度高,解決了傳統(tǒng)自適應(yīng)變步長電導(dǎo)增量法跟蹤速度和跟蹤精度難以兼顧的問題,在該方法中加入直流母線電壓前饋,解決了光照突降時直流母線電壓崩潰的問題。對該方法結(jié)合改善并網(wǎng)電流質(zhì)量的電流環(huán)進(jìn)行了MATLAB仿真。仿真結(jié)果表明所設(shè)計的MPPT方法具有良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。本文還設(shè)計了一種提高加權(quán)效率的控制策略,通過選路控制和有源箝位電路控制,減小了損耗,提高了微逆變器的加權(quán)效率。將提高加權(quán)效率的策略結(jié)合電流環(huán)進(jìn)行了MATLAB仿真,分析了該策略的可行性。在理論分析的基礎(chǔ)上,以DSP28035為核心控制芯片,設(shè)計制作了一臺250W的微逆變器實驗樣機,詳細(xì)介紹了硬件和軟件設(shè)計原理。輸入端采用直流電壓源,完成了平均電流控制下開環(huán)并網(wǎng)實驗與分析,完成了并網(wǎng)電流閉環(huán)控制實驗與分析,實驗結(jié)果驗證了設(shè)計方案的有效性。 【關(guān)鍵詞】：微逆變器 光伏并網(wǎng) 交錯并聯(lián) 有源箝位 最大功率跟蹤
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 光伏并網(wǎng)微逆變器研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)的典型組合結(jié)構(gòu)11-13
• 1.2.2 微逆變器發(fā)展概述13-15
• 1.3 微逆變器的拓?fù)溥x擇15-17
• 1.3.1 電壓型高頻鏈微逆變器16
• 1.3.2 電流型高頻鏈微逆變器16-17
• 1.3.3 拓?fù)浔容^選擇17
• 1.4 微逆變器的設(shè)計熱點分析17-20
• 1.5 本文的研究內(nèi)容20-21
• 第2章 交錯并聯(lián)反激式有源箝位微逆變器21-44
• 2.1 引言21
• 2.2 主電路工作原理21-26
• 2.3 微逆變器系統(tǒng)控制策略26-27
• 2.4 參數(shù)設(shè)計27-33
• 2.4.1 變壓器設(shè)計28-31
• 2.4.2 輸入解耦電容設(shè)計31-32
• 2.4.3 反激變換器原邊主開關(guān)選擇32
• 2.4.4 副邊二極管D1選擇32-33
• 2.5 有源箝位技術(shù)設(shè)計33-39
• 2.5.1 箝位開關(guān)和輔助開關(guān)非互補導(dǎo)通控制技術(shù)33-37
• 2.5.2 輔助開關(guān)管Sa選擇37-38
• 2.5.3 輔助開關(guān)管開通時間38-39
• 2.5.4 箝位電容選擇39
• 2.5.5 輔助開關(guān)和主開關(guān)的死區(qū)時間設(shè)計39
• 2.6 交錯并聯(lián)反激有源箝位微逆變器的仿真驗證39-43
• 2.7 本章小結(jié)43-44
• 第3章 MPPT方法和提高加權(quán)策略的研究44-63
• 3.1 引言44
• 3.2 光伏電池特性44-47
• 3.3 基于并網(wǎng)電流的改進(jìn)型變步長電導(dǎo)增量法47-54
• 3.3.1 電導(dǎo)增量法原理47-48
• 3.3.2 傳統(tǒng)自適應(yīng)變步長電導(dǎo)增量法48-49
• 3.3.3 改進(jìn)型變步長電導(dǎo)增量法49
• 3.3.4 母線電壓崩潰現(xiàn)象及其改進(jìn)49-52
• 3.3.5 改進(jìn)型變步長電導(dǎo)增量法的仿真52-54
• 3.4 提高加權(quán)效率的策略54-62
• 3.4.1 交錯反激的選路控制方法56-60
• 3.4.2 提高加權(quán)效率新策略的仿真60-62
• 3.5 本章小結(jié)62-63
• 第4章 光伏并網(wǎng)微逆變器硬件和軟件設(shè)計63-74
• 4.1 引言63
• 4.2 硬件電路設(shè)計63-70
• 4.3 軟件設(shè)計70-73
• 4.3.1 DSP控制器資源分配70-72
• 4.3.2 軟件設(shè)計72-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第5章 實驗平臺介紹及實驗結(jié)果分析74-80
• 5.1 引言74
• 5.2 實驗平臺介紹74
• 5.3 實驗結(jié)果分析74-78
• 5.3.1 開環(huán)并網(wǎng)實驗74-76
• 5.3.2 電流閉環(huán)控制實驗76-77
• 5.3.3 并網(wǎng)電流閉環(huán)控制實驗77-78
• 5.4 本章小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 致謝86-87
• 作者簡介87

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