基于Z源的光伏串聯(lián)微型變換器并網(wǎng)系統(tǒng)的研制

【摘要】：分布式串聯(lián)型微型變換器主要應(yīng)用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)(Photovoltaic Gridconnected Systems,PVGS)領(lǐng)域,此系統(tǒng)是憑借光生伏特效應(yīng),實(shí)現(xiàn)將光能轉(zhuǎn)化為電能,并將發(fā)出的電能并入大電網(wǎng)的一種可再生能源發(fā)電技術(shù)。在一定光照強(qiáng)度和溫度下,由于光伏電池(Photovoltaic cells,PV)面板的輸出功率與輸出電壓之間存在非線性關(guān)系,為此利用PV模塊的后級(jí)添加一個(gè)變換器,實(shí)現(xiàn)PV模塊以最大功率輸出電能。由于傳統(tǒng)的DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有一定的不足,無(wú)法滿足串聯(lián)型變換系統(tǒng)高電壓增益和防止熱斑效應(yīng)狀況出現(xiàn)的要求,因此,本文提出一種帶預(yù)充電電阻基于Z源的串聯(lián)微型變換器,該變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能克服傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所存在的不足。本論文首先簡(jiǎn)單介紹了常用的最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法,闡述了這些種算法所存在的缺點(diǎn)。其次,提出了一種基于功率電壓(P-V)曲線斜率的變步長(zhǎng)間歇掃描算法,并通過(guò)建模分析,表明該創(chuàng)新算法不但具有精度高和跟蹤速度快的優(yōu)點(diǎn),還能根據(jù)實(shí)際環(huán)境的狀況適當(dāng)調(diào)整步長(zhǎng),達(dá)到延長(zhǎng)或減少間歇掃描時(shí)間來(lái)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時(shí),介紹了普通三相并網(wǎng)逆變器(Three-phase grid-connected inverter,TPGI)的逆變算法,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文選擇的控制算法能夠使得普通三相并網(wǎng)逆變器的直流母線電壓具有較好穩(wěn)定性和輸出波形。在此基礎(chǔ)上,本文詳細(xì)分析了光伏串聯(lián)微型變換器并網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)理論,基于DSP2812控制器和IGBT模塊,研制了光伏串聯(lián)微信變換器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。本系統(tǒng)采用的組網(wǎng)模式是基于直流母線電壓(DC bus voltage,DCBV)的串聯(lián)型組網(wǎng)模式。最后,對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明本文研究的基于Z源的串聯(lián)型微型變換器并網(wǎng)系統(tǒng)能夠較好地實(shí)現(xiàn)光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤、防止熱斑效應(yīng)的產(chǎn)生和實(shí)現(xiàn)逆變并網(wǎng)的功能。 【關(guān)鍵詞】：光伏串聯(lián) Z源變換器 最大功率跟蹤 并網(wǎng)逆變器
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM46;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題的背景與意義9
• 1.2 串聯(lián)微型變換器研究現(xiàn)狀與前景9-12
• 1.2.1 串聯(lián)微型變換器國(guó)外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 串聯(lián)微型變換器國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 串聯(lián)微型變換器研究前景11-12
• 1.3 分布式發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)12-16
• 1.3.1 分布式并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概述12-15
• 1.3.2 集中式和分布式串聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)仿真比較15-16
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容及主要工作16-17
• 2 基于Z源DC /DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-30
• 2.1 傳統(tǒng)DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-22
• 2.1.1 Boost變換器拓?fù)?/span>17-18
• 2.1.2 Cuk變換器拓?fù)?/span>18-20
• 2.1.3 反激式變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-22
• 2.1.4 傳統(tǒng)推挽變換器拓?fù)?/span>22
• 2.2 Z源變換器的提出22-23
• 2.3 Z源變換器的優(yōu)點(diǎn)23
• 2.4 基于Z源的改進(jìn)型拓?fù)涞墓ぷ髟?/span>23-27
• 2.4.1 改進(jìn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)24-25
• 2.4.2 改進(jìn)型拓?fù)涔ぷ髟?/span>25-27
• 2.5 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 3 光伏模塊的建模及MPPT技術(shù)30-41
• 3.1 光伏電池發(fā)電原理30
• 3.2 光伏電池的數(shù)學(xué)模型30-31
• 3.3 光伏陣列的模型31-32
• 3.4 光伏陣列的發(fā)電特性32
• 3.5 傳統(tǒng)最大功率跟蹤算法32-35
• 3.5.1 擾動(dòng)觀測(cè)法33
• 3.5.2 恒定電壓法33-34
• 3.5.3 電導(dǎo)增量法34-35
• 3.6 改進(jìn)MPPT算法35-40
• 3.6.1 改進(jìn)算法的原理35-36
• 3.6.2 改進(jìn)算法的流程36-37
• 3.6.3 改進(jìn)算法的創(chuàng)新點(diǎn)37-38
• 3.6.4 MPPT算法仿真實(shí)現(xiàn)38-40
• 3.7 本章小結(jié)40-41
• 4 三相光伏并網(wǎng)逆變器41-57
• 4.1 三相并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型41-43
• 4.2 同步坐標(biāo)變換的鎖相控制算法43-51
• 4.2.1 同步坐標(biāo)變換的控制策略43-45
• 4.2.2 空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）原理分析45-48
• 4.2.3 三相并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)48-51
• 4.3 建立算法模型及仿真分析51-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 改進(jìn)型光伏串聯(lián)變換器并網(wǎng)系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建與調(diào)試57-68
• 5.1 硬件平臺(tái)搭建57-59
• 5.1.1 DSP主控芯片介紹57
• 5.1.2 FPGA采樣芯片介紹57-58
• 5.1.3 系統(tǒng)接線與控制連接58-59
• 5.2 系統(tǒng)軟件控制實(shí)現(xiàn)59-64
• 5.2.1 系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu)圖59-60
• 5.2.2 系統(tǒng)主程序圖60-61
• 5.2.3 中斷程序圖61-62
• 5.2.4 MPPT算法流程圖62-63
• 5.2.5 基于鎖相算法的并網(wǎng)算法流程圖63
• 5.2.6 基于DSP和FPGA的程序調(diào)試63-64
• 5.3 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)64-66
• 5.3.1 串聯(lián)微型變換拓?fù)涠O管的參數(shù)選取64
• 5.3.2 Z源網(wǎng)絡(luò)中電容和電感的設(shè)計(jì)64-65
• 5.3.3 變換拓?fù)涞念A(yù)充電電阻與輸出側(cè)電容設(shè)計(jì)65-66
• 5.4 改進(jìn)型串聯(lián)變換拓?fù)洳⒕W(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)試66-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 總結(jié)與展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文及科研情況71-72
• 致謝72-73
• 附錄73-74

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)一體化量測(cè)裝置設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)    時(shí)珊珊;白紀(jì)軍;劉雋;張宇;樸紅艷;改傳躍;

太陽(yáng)能光伏發(fā)電有逆并網(wǎng)系統(tǒng)項(xiàng)目應(yīng)用    邵敏;孫琪;王穎梅;

光伏發(fā)電單相并網(wǎng)系統(tǒng)研究    朱文艷;易成星;楊偉;

鋰電池饋電并網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    王斯然;姚文熙;周霞;呂征宇;

基于改進(jìn)熵的風(fēng)光儲(chǔ)互補(bǔ)并網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行    陳中;胡呂龍;丁楠;

新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略    薛媛;陳哲照;王濤;翟莎;王喜剛;

光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合技術(shù)    楊金煥,談?shì)碓?葛亮,陳中華,蔣秀麗,高蘭香

不同風(fēng)力機(jī)風(fēng)速突變對(duì)其并網(wǎng)系統(tǒng)影響分析    羅慶;晁勤;袁鐵江;羅建春;

風(fēng)力發(fā)電非并網(wǎng)系統(tǒng)的模型試驗(yàn)    顧為東;

基于嵌入式光伏逆變并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)    魏愛(ài)娟;李茜;湯偉;

電動(dòng)汽車光伏充電站中光伏電源并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)    程啟明;陳根;李明;王鶴霖;

分散式發(fā)電監(jiān)控及并網(wǎng)系統(tǒng)解決方案    宋建軍;閆佳會(huì);楊建;

具有電能質(zhì)量調(diào)節(jié)功能的新型光伏儲(chǔ)能混合并網(wǎng)系統(tǒng)    吳疆;高峰;高厚磊;

上海郊區(qū)積極發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)    記者 顧逸玲

并網(wǎng)系統(tǒng)中非期望低次諧波電流分析及抑制技術(shù)研究    楊璇

光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)研究    趙杰

基于Z源的光伏串聯(lián)微型變換器并網(wǎng)系統(tǒng)的研制    辜超

100kW三相光伏逆變并網(wǎng)系統(tǒng)研制    謝三軍

光伏直流準(zhǔn)并網(wǎng)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)    耿標(biāo)

基于直流母線的串聯(lián)型光伏效率優(yōu)化器并網(wǎng)系統(tǒng)研究    蔣晨

太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的研究    郭亞男

風(fēng)電場(chǎng)直流并網(wǎng)系統(tǒng)的潮流及短路電流特性分析    牛博彥

基于ANN諧波檢測(cè)的光伏柔性并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略研究    李敏

太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的研究    盧婷

電梯能量回饋并網(wǎng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)    張春雨

并網(wǎng)系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的研究    于正友