反激式微型光伏逆變器的理論建模、仿真及實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：近幾年,隨著科技的發(fā)展,社會(huì)的進(jìn)步,能源緊缺問題越來越受到人們的重視。開發(fā)新能源成為了當(dāng)今的熱門話題。新能源是一種非常規(guī)的能源,傳統(tǒng)能源外的能源,如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等。而其中太陽能是一種清潔和可再生能源,太陽能的開發(fā)和利用將有助于緩解目前的能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)。而光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換成電能,它是非常有效的太陽能利用方式。而逆變技術(shù)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的必備技術(shù),每塊光伏組件都對應(yīng)有微型光伏并網(wǎng)逆變器,可以有效的提高并網(wǎng)的效率。因此研究微型光伏逆變器是很有價(jià)值的。本文首先對微型逆變器的具體結(jié)構(gòu)、微型逆變器的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。再針對微型光伏逆變器進(jìn)行了研究,分析了國內(nèi)外微型光伏逆變器的研究現(xiàn)狀以及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),給出了一種比較合適、高效的逆變器電路結(jié)構(gòu)。詳細(xì)的闡述了逆變器的并網(wǎng)控制器的方式,對各種控制方式進(jìn)行了分析,提出了一種新的逆變器的控制方式。然后對逆變器的電路進(jìn)行分析,闡述其工作原理,并建立了逆變器的數(shù)學(xué)模型。再對逆變器中的變壓器參數(shù)、輸入輸出電容的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,建立了逆變器matlab/simulink仿真模型,并針對前級輸入電流設(shè)計(jì)了逆變器的控制器。為了提高微型逆變器的并網(wǎng)效率,對微型逆變器的仿真模型進(jìn)行了改進(jìn),對逆變器的兩路電流進(jìn)行檢測,從而建立了matlab/simulink雙電流控制模型,驗(yàn)證了其可行性。由于PI控制不能有效的抑制諧波,尤其是對過零點(diǎn)處的諧波,因此本文提出PI多諧振的控制方式。根據(jù)根軌跡法來確定PI多諧振控制器的各個(gè)參數(shù),并通過仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。還對不同的控制方法進(jìn)行了研究,進(jìn)行了仿真,并且進(jìn)行了比較分析。建立了準(zhǔn)諧振控制器、多諧振控制器、PI諧振控制器作用下的仿真模型,并對仿真結(jié)果的并網(wǎng)電流的THD值進(jìn)行分析。最后本文根據(jù)逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一款微型光伏逆變器的硬件電路,對逆變器的控制電路和各個(gè)部分的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。按照逆變器的整體結(jié)構(gòu),以供電電路、輸入輸出電路、檢測電路、控制電路等形式,對其整體功能進(jìn)行詳細(xì)的說明。還對控制芯片的功能分布進(jìn)行了分析,對逆變器的硬件工作原理進(jìn)行了闡述。 【關(guān)鍵詞】：微型光伏逆變器 仿真 PI多諧振 數(shù)學(xué)模型 硬件電路
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第—章 緒論11-23
• 1.1 背景11-14
• 1.1.1 研究太陽能的意義11-12
• 1.1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介12-13
• 1.1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類13-14
• 1.2 微型逆變器的背景14-20
• 1.2.1 微型逆變系統(tǒng)14-15
• 1.2.2 微型逆變器國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 微型逆變器的結(jié)構(gòu)16-19
• 1.2.4 微型逆變器的特點(diǎn)19-20
• 1.3 微型逆變器的并網(wǎng)控制20-21
• 1.4 本文的主要工作21-23
• 第二章 反激并網(wǎng)微型逆變器建模與性能參數(shù)確定23-44
• 2.1 單相反激并網(wǎng)微型逆變器的基本工作原理23-25
• 2.2 反激式微型逆變器的數(shù)學(xué)建模25-32
• 2.2.1 逆變器的CCM數(shù)學(xué)模型25-30
• 2.2.2 逆變器的DCM數(shù)學(xué)模型30-32
• 2.3 微型逆變器主要元器件參數(shù)的確定32-41
• 2.3.1 光伏輸入電容的參數(shù)計(jì)算33-35
• 2.3.2 反激式變壓器的設(shè)計(jì)35
• 2.3.3 輸出濾波電容的設(shè)計(jì)35-37
• 2.3.4 輸出LC濾波器的設(shè)計(jì)37-41
• 2.4 光伏微型并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析41-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 基于SIMUlink的光伏微型逆變器模型及性能仿真44-58
• 3.1 光伏逆變器仿真模型總圖44
• 3.2 控制器模型44-50
• 3.2.1 控制器的模型建立44-47
• 3.2.2 PI控制及具體步驟47-49
• 3.2.3 控制器性能分析49-50
• 3.3 全橋換流電路與LC濾波電路的仿真建模50-51
• 3.4 前級電流反饋型光伏反激并網(wǎng)微型逆變器的仿真結(jié)果51-54
• 3.5 光伏逆變器雙電流控制54-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 PI多諧振控制器建模與設(shè)計(jì)優(yōu)化58-82
• 4.1 PI多諧振控制58-64
• 4.1.1 數(shù)學(xué)模型58-59
• 4.1.2 PI多諧振控制器的分析59-64
• 4.2 根軌跡法參定確定64-73
• 4.2.1 根軌跡法64-65
• 4.2.2 根軌跡與系統(tǒng)性能65-66
• 4.2.3 根軌跡發(fā)參數(shù)的確定66-73
• 4.3 SIMUlink仿真結(jié)果73-80
• 4.3.1 PI控制器仿真結(jié)果73-75
• 4.3.2 準(zhǔn)諧振控制的仿真結(jié)果75-76
• 4.3.3 PI諧振控制的仿真結(jié)果76
• 4.3.4 多諧振控制的仿真結(jié)果76-77
• 4.3.5 PI多諧振控制器仿真結(jié)果77-80
• 4.3.6 多種控制器的比較分析80
• 4.4 本章小結(jié)80-82
• 第五章 微型光伏逆變器電路與實(shí)驗(yàn)研究82-99
• 5.1 逆變器規(guī)格參數(shù)82-83
• 5.2 電路設(shè)計(jì)83-93
• 5.2.1 輸入電路83-85
• 5.2.2 供電電路85-88
• 5.2.3 檢測電路88-89
• 5.2.4 全橋電路89-90
• 5.2.5 輸出電路90-92
• 5.2.6 報(bào)警電路92-93
• 5.3 控制芯片93-95
• 5.3.1 控制芯片的選擇93-94
• 5.3.2 控制芯片的功能分布94-95
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果95-98
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的簡介95-96
• 5.4.2 微型逆變器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果96-98
• 5.5 本章小結(jié)98-99
• 第六章 總結(jié)與展望99-101
• 6.1 全文工作總結(jié)99-100
• 6.2 工作展望及本文存在的不足100-101
• 參考文獻(xiàn)101-106
• 致謝106-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果107

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