高效率光伏逆變器研究

【摘要】：電力資源是一種關(guān)乎民計民生的重要資源,而傳統(tǒng)發(fā)電模式存在著污染重、效率低等缺點,因此如何找到一種能夠高效、清潔的發(fā)電方式對于加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展提高居民生活質(zhì)量有著重大的意義,本文提出一種高效率的光伏逆變并網(wǎng)發(fā)電方案。光伏并網(wǎng)發(fā)電利用的是清潔的太陽能資源,并且能夠?qū)㈦娏Σ⑷腚娋W(wǎng)實現(xiàn)長距離電力輸送。但是有很多因素導(dǎo)致光伏發(fā)電效率降低,這些因素主要包括峰值功率追蹤效率,直流壓降損耗,熱損耗以及并網(wǎng)諧波損耗等。本文從降低能量損耗入手提高光伏逆變效率,通過PID算法結(jié)合自學(xué)習(xí)的方式來提高功率追蹤效率,優(yōu)化電路走線降低直流損耗,提高代碼效率降低熱損耗,并通過SPWM逆變降低諧波損耗。然后,我們在充分考慮了影響逆變效率因素的基礎(chǔ)上研制出一套用于光伏逆變驗證的實驗平臺,并對該實驗平臺的硬件電路設(shè)計進(jìn)行理論分析,對其中關(guān)鍵電路進(jìn)行解釋。而后,為了提高光伏逆變器電路的電磁兼容特性,我們對所設(shè)計的光伏逆變器進(jìn)行電磁兼容仿真,優(yōu)化電路的布局,提高電磁兼容特性,使得電磁指標(biāo)符合國標(biāo)和FCC的安全標(biāo)準(zhǔn)。與此同時,本文對光伏逆變器的電熱設(shè)計也進(jìn)行電路仿真,優(yōu)化系統(tǒng)的散熱設(shè)計,保證系統(tǒng)的安全運行。最后,我們對所設(shè)計的光伏逆變器進(jìn)行實際的指標(biāo)測試,通過分析實驗數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)硬件平臺的不足,并提出改進(jìn)方案。 【關(guān)鍵詞】：光伏逆變 效率 電磁兼容
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(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5-6
• Abstract6-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外光伏逆變器研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文主要內(nèi)容與章節(jié)安排18-20
• 1.3.1 光伏逆變原理18-19
• 1.3.2 光伏逆變器存在的主要問題19
• 1.3.3 本文章節(jié)主要內(nèi)容安排19-20
• 第二章 高效率光伏逆變器的工作原理與仿真20-34
• 2.1 高效率光伏逆變器系統(tǒng)原理20-22
• 2.1.1 光伏逆變器系統(tǒng)原理20-21
• 2.1.2 影響光伏逆變高效率的主要因素21-22
• 2.2 最大功率追蹤原理22-25
• 2.2.1 自學(xué)習(xí)與PID算法原理22-23
• 2.2.2 改進(jìn)算法追蹤MPPT性能仿真23-25
• 2.3 高效率光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)湓?/span>25-27
• 2.3.1 全橋逆變拓?fù)湓?/span>25-26
• 2.3.2 改進(jìn)型逆變拓?fù)浞治?/span>26-27
• 2.4 數(shù)字鎖相環(huán)設(shè)計原理27-29
• 2.4.1 數(shù)字鎖相環(huán)原理與仿真模型27-28
• 2.4.2 數(shù)字鎖相環(huán)仿真結(jié)果分析28-29
• 2.5 SPWM信號控制原理與時頻分析29-32
• 2.5.1 SPWM傅里葉理論分析29-31
• 2.5.2 SPWM逆變仿真31-32
• 2.5.3 SPWM諧波仿真32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第三章 光伏電池局部老化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析34-45
• 3.1 光伏電池物理結(jié)構(gòu)分析34-38
• 3.1.1 光伏電池的物理組成34
• 3.1.2 光伏電池的RLGC模型34-36
• 3.1.3 光伏電池輸出特性仿真36-38
• 3.2 電池片局部老化導(dǎo)致的環(huán)流分析38-40
• 3.2.1 局部電池片老化特征38
• 3.2.2 局部電池片老化導(dǎo)致的電路環(huán)流38-40
• 3.3 光譜特性對光伏電池輸出效率的影響仿真40-42
• 3.3.1 光伏仿真軟件介紹40-41
• 3.3.2 光譜特性對電池片的影響仿真分析41-42
• 3.4 電池片局部老化與功率保護(hù)方案42-44
• 3.4.1 局部電池片老化與輸出功率分析42-44
• 3.4.2 局部老化解決方案44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 高效率光伏逆變器電路系統(tǒng)設(shè)計45-59
• 4.1 穩(wěn)壓保護(hù)電路設(shè)計45-47
• 4.1.1 防反接電路設(shè)計45-46
• 4.1.2 穩(wěn)壓電路設(shè)計46-47
• 4.2 高效推挽升壓電路設(shè)計47-50
• 4.2.1 推挽升壓電路47-48
• 4.2.2 諧振頻率發(fā)生電路48-49
• 4.2.3 變壓器損耗特性49-50
• 4.3 全橋逆變電路設(shè)計50
• 4.4 控制信號電路設(shè)計50-52
• 4.4.1 控制信號發(fā)生電路50-51
• 4.4.2 控制信號驅(qū)動電路設(shè)計51-52
• 4.5 小信號捕獲放大電路設(shè)計52-54
• 4.5.1 小信號放大電路設(shè)計52-53
• 4.5.2 并網(wǎng)小信號檢測電路設(shè)計53-54
• 4.6 無線監(jiān)控硬件電路設(shè)計54-57
• 4.6.1 無線監(jiān)控原理設(shè)計54
• 4.6.2 無線組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計54-56
• 4.6.3 無線監(jiān)控硬件電路設(shè)計56-57
• 4.7 本章小結(jié)57-59
• 第五章 硬件電路電磁仿真設(shè)計59-69
• 5.1 電磁輻射仿真設(shè)計59-63
• 5.1.1 逆變器電磁兼容設(shè)計59-61
• 5.1.2 電磁兼容信號仿真61-63
• 5.2 直流壓降仿真63-65
• 5.2.1 直流壓降導(dǎo)致的損耗問題63
• 5.2.2 直流壓降最優(yōu)設(shè)計仿真63-65
• 5.3 電熱協(xié)同仿真65-68
• 5.3.0 功率MOS管熱損耗原因65
• 5.3.1 功率元件熱損耗仿真65-66
• 5.3.2 改進(jìn)的熱損耗仿真66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 高效率光伏逆變器的實驗研究69-82
• 6.1 實驗測試平臺概述69-71
• 6.1.1 光伏逆變器硬件PCB設(shè)計69-70
• 6.1.2 光伏實驗平臺簡介70
• 6.1.3 無線監(jiān)控實驗平臺簡介70-71
• 6.2 光伏逆變器控制信號測試實驗71-73
• 6.2.1 雙路升壓PWM信號測試71-72
• 6.2.2 逆變SPWM信號測試72-73
• 6.3 光伏逆變器逆變效率測試實驗73-79
• 6.3.1 光伏逆變器設(shè)計指標(biāo)73-74
• 6.3.2 最大功率輸出測試實驗74-76
• 6.3.3 升壓-逆變效率測試實驗76-77
• 6.3.4 光伏電池局部老化實驗77-79
• 6.4 無線數(shù)據(jù)監(jiān)控測試實驗79-81
• 6.4.1 無線監(jiān)控系統(tǒng)硬件PCB設(shè)計79
• 6.4.2 無線數(shù)據(jù)監(jiān)控采集實驗79-81
• 6.5 本章小結(jié)81-82
• 第七章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 總結(jié)82
• 7.2 展望82-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果88-89

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