光伏并網(wǎng)微逆變器技術(shù)研究

【摘要】：當(dāng)今社會,由于化石能源的不斷開采利用,使得有限的傳統(tǒng)能源不斷的減少,因此人類必須要尋找一種新型的可再生能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源,太陽能是最豐富的可再生能源,那么人類首先想到的就是開發(fā)利用太陽能,尤其是利用太陽能來發(fā)電,太陽能作為一種綠色環(huán)保的能源,要比傳統(tǒng)能源發(fā)電清潔而又可靠。相對應(yīng)的光伏發(fā)電技術(shù)也得到不斷發(fā)展,光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模也有大型發(fā)電向小型規(guī)模在不斷的轉(zhuǎn)變,因為當(dāng)出現(xiàn)部分區(qū)域烏云遮擋時,傳統(tǒng)集中大型發(fā)電不能使功率輸出達到最大值,能量利用率較低,而微逆變器可以解決這個問題,所以微逆變器得到了大力的發(fā)展。本文首先對傳統(tǒng)微逆變器拓撲結(jié)構(gòu)進行了分類研究,比較各個拓撲電路的實現(xiàn)原理和工作過程,得出反激式的電路結(jié)構(gòu)是最適合微逆變器的,從而引出了文中采用的是交錯反激微逆變器拓撲結(jié)構(gòu)。詳細分析反激電路的工作原理、工作模式,并且對幾種模式進行了比較,然后分析交錯反激微逆變器拓撲的工作原理和實現(xiàn)逆變的過程；除此之外,詳細分析了有源鉗位電路的工作原理以及可以實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換的作用,得出了在連續(xù)模式下的初級和次級的電流波形圖；通過比較傳統(tǒng)最大功率跟蹤算法的優(yōu)缺點,針對傳統(tǒng)方法的不足,文中提出了一種改進型的MPPT算法,通過MATLAB仿真結(jié)果比較驗證,得出該改進型的MPPT算法的跟蹤精度高,振蕩小；通過對單極性和雙極性SPWM技術(shù)的對比,說明該逆變系統(tǒng)適合采用單極性SPWM調(diào)制；接著對控制策略進行了詳細研究,得出本文采用雙閉環(huán)控制策略更加可靠,能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性；最后對系統(tǒng)進行參數(shù)計算、硬件電路設(shè)計和軟件程序流程設(shè)計,再通過仿真與實驗進行驗證。 【關(guān)鍵詞】：拓撲結(jié)構(gòu) MPPT算法 逆變控制
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分9-10
• 1.3 光伏逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.4 微逆變器的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4.1 微逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.4.2 微逆變器的關(guān)鍵技術(shù)13
• 1.5 研究內(nèi)容及各章節(jié)安排13-15
• 2 光伏并網(wǎng)微逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)研究15-29
• 2.1 微逆變器拓撲結(jié)構(gòu)概述15-20
• 2.1.1 逆變器主拓撲結(jié)構(gòu)的分類15
• 2.1.2 隔離型DC-DC變換電路15-19
• 2.1.3 DC-AC變換電路的拓撲結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 單端反激拓撲的工作原理及工作模式20-23
• 2.2.1 單端反激電路的工作原理20
• 2.2.2 反激電路的工作模式20-23
• 2.3 交錯反激微逆變器的工作原理23-27
• 2.3.1 交錯反激微逆變器拓撲結(jié)構(gòu)23-24
• 2.3.2 有源鉗位的工作原理24-25
• 2.3.3 交錯反激拓撲結(jié)構(gòu)的工作原理25-27
• 2.4 仿真驗證27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 最大功率點跟蹤技術(shù)的研究29-41
• 3.1 傳統(tǒng)的最大功率跟蹤方法30-31
• 3.1.1 光伏陣列組合法30
• 3.1.2 開路電壓比例系數(shù)法30
• 3.1.3 短路電流比例系數(shù)法30
• 3.1.4 電流掃描法30-31
• 3.2 常用的幾種MPPT算法31-35
• 3.2.1 擾動觀察法31-33
• 3.2.2 電導(dǎo)增量法33-34
• 3.2.3 三點比較法34-35
• 3.3 一種改進型的MPPT算法35-38
• 3.4 改進MPPT算法的仿真38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 光伏并網(wǎng)微逆變器控制技術(shù)的研究41-50
• 4.1 正弦波脈沖調(diào)制控制技術(shù)41-44
• 4.1.1 SPWM基本原理41
• 4.1.2 SPWM技術(shù)實現(xiàn)過程41-44
• 4.2 光伏并網(wǎng)電流控制技術(shù)44-49
• 4.2.1 光伏并網(wǎng)控制目標(biāo)44-46
• 4.2.2 控制策略的選定46-47
• 4.2.3 電流環(huán)PI調(diào)節(jié)控制器47
• 4.2.4 仿真驗證47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 5. 光伏并網(wǎng)微逆變器的系統(tǒng)設(shè)計50-63
• 5.1 微逆變器各電路元件的參數(shù)計算50-54
• 5.1.1 占空比D和匝數(shù)比N50
• 5.1.2 反激MOSFET功率管50-51
• 5.1.3 鉗位MOSFET選擇51
• 5.1.4 輸出二極管選擇51
• 5.1.5 全橋晶閘管選擇51-52
• 5.1.6 高頻變壓器的參數(shù)計算52-54
• 5.1.7 處理器的選用54
• 5.2 微逆變器的系統(tǒng)硬件電路設(shè)計54-56
• 5.2.1 有源鉗位緩沖電路54
• 5.2.2 反激MOSFET的柵極驅(qū)動54-55
• 5.2.3 直流反激電流檢測55
• 5.2.4 交流電流檢測電路55-56
• 5.2.5 MOSFET驅(qū)動電路56
• 5.3 微逆變器的系統(tǒng)軟件設(shè)計56-60
• 5.3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計58
• 5.3.2 eCAP模塊設(shè)計58-59
• 5.3.3 SPWM模塊設(shè)計59
• 5.3.4 PI控制器59
• 5.3.5 MPPT控制模塊設(shè)計59-60
• 5.4 系統(tǒng)的仿真與實驗60-62
• 5.4.1 仿真結(jié)果60
• 5.4.2 實驗結(jié)果60-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 6 總結(jié)和展望63-64
• 6.1 本文主要工作總結(jié)63
• 6.2 工作展望63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68-69
• 致謝69-71

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