反激型光伏并網(wǎng)微逆變器及其控制策略的研究

【摘要】：進入21世紀(jì)以來，能源短缺危機以及環(huán)境污染問題使得新能源的開發(fā)利用受到越來越多的關(guān)注。其中太陽能分布廣泛、儲量無限，利用過程中清潔無污染。作為分布式發(fā)電的重要組成部分，傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)發(fā)電架構(gòu)存在因局部陰影造成太陽能利用率低、光伏組件不匹配產(chǎn)生熱斑、整體效率低等問題。因此用于與每塊光伏組件集成配備的光伏并網(wǎng)微型逆變器得到研究。每個微逆變器的功率在500W以內(nèi)，獨立控制可保證每塊組件都能在最大功率點運行，提高局部陰影遮蓋下發(fā)電系統(tǒng)的太陽能利用率。 本文研究了一種交錯并聯(lián)有源箝位反激型微逆變器，前級有源箝位反激變換器采用非互補驅(qū)動方式，吸收、轉(zhuǎn)移漏感能量，有效抑制了主開關(guān)管關(guān)斷時的電壓尖峰，增加了效率優(yōu)化的可能性。兩路交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)，可減小主開關(guān)管應(yīng)力及輸入輸出電流諧波。本文首先闡述了非互補驅(qū)動有源箝位反激變換器的工作原理，分析了微逆變器的主要損耗組成，并據(jù)此給出了關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計參考。其次，針對光伏并網(wǎng)應(yīng)用場合及本課題的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了由并網(wǎng)電流控制、最大功率跟蹤控制及均流控制三大部分組成的控制策略。對微型逆變器進行了小信號建模，對并網(wǎng)電流控制進行了閉環(huán)設(shè)計，滿足動態(tài)性能、穩(wěn)定性及進網(wǎng)電流質(zhì)量的要求。設(shè)計了帶有電壓環(huán)的最大功率跟蹤方法，可快速、準(zhǔn)確跟蹤最大功率點并有效解決直流母線電壓崩潰問題。設(shè)計了均流控制，保證兩路均衡功率，提高了微逆變器的可靠性及壽命。 最后，本文對整個光伏并網(wǎng)微逆變器系統(tǒng)進行了詳細(xì)的設(shè)計，并搭建了基于TMS320F2812控制的實驗平臺，在此平臺上實現(xiàn)了各項基本功能。實驗結(jié)果驗證了電路原理、控制策略及系統(tǒng)設(shè)計的可行性。 【關(guān)鍵詞】：微型逆變器 交錯并聯(lián) 有源箝位反激 非互補驅(qū)動 最大功率點跟蹤 均流控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究背景13
• 1.2 光伏并網(wǎng)微型逆變器背景13-16
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電典型結(jié)構(gòu)13-15
• 1.2.2 微型逆變器結(jié)構(gòu)及特點15-16
• 1.3 微型逆變器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 微型逆變器的發(fā)展歷程16-17
• 1.3.2 微型逆變器的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 課題研究內(nèi)容20-22
• 第二章 工作原理和優(yōu)化設(shè)計22-38
• 2.1 光伏并網(wǎng)微型逆變器拓?fù)錁?gòu)成22-25
• 2.1.1 升壓及逆變電路的選擇22
• 2.1.2 漏感能量吸收箝位電路選擇22-24
• 2.1.3 主電路拓?fù)?/span>24-25
• 2.2 非互補有源箝位反激變換器的工作原理25-30
• 2.2.1 電感電流連續(xù)模式26-28
• 2.2.2 電感電流斷續(xù)模式28-30
• 2.3 損耗分析30-35
• 2.3.1 開關(guān)管損耗31-33
• 2.3.2 變壓器損耗33-35
• 2.3.3 晶閘管及副邊二極管損耗35
• 2.3.4 輸入側(cè)電解電容損耗35
• 2.4 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計35-37
• 2.4.1 變壓器參數(shù)優(yōu)化35-36
• 2.4.2 箝位電路參數(shù)優(yōu)化36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 光伏并網(wǎng)微型逆變器的控制策略38-55
• 3.1 光伏并網(wǎng)微型逆變器的控制系統(tǒng)組成38
• 3.2 并網(wǎng)電流控制38-42
• 3.2.1 微型逆變器的建模38-41
• 3.2.2 電流控制的閉環(huán)設(shè)計41-42
• 3.3 最大功率跟蹤控制42-48
• 3.3.1 光伏電池模型42-44
• 3.3.2 光伏電池輸出特性44
• 3.3.3 最大功率點跟蹤技術(shù)44-46
• 3.3.4 單級式光伏并網(wǎng)逆變器 MPPT 直流母線電壓崩潰問題46-47
• 3.3.5 本課題的 MPPT 策略47-48
• 3.4 均流控制48-53
• 3.4.1 常用均流控制方法49-51
• 3.4.2 本課題采用的控制策略51-53
• 3.5 微型逆變器的總體控制53-54
• 3.6 本章小結(jié)54-55
• 第四章 光伏并網(wǎng)微型逆變器的系統(tǒng)設(shè)計55-68
• 4.1 光伏并網(wǎng)微型逆變器的設(shè)計指標(biāo)55
• 4.2 光伏并網(wǎng)微型逆變器的硬件設(shè)計55-66
• 4.2.1 主功率電路參數(shù)設(shè)計55-61
• 4.2.2 控制電路設(shè)計61-64
• 4.2.3 驅(qū)動電路設(shè)計64-66
• 4.3 光伏并網(wǎng)微型逆變器的軟件設(shè)計66-67
• 4.3.1 資源分配及中斷設(shè)置66
• 4.3.2 微型逆變器的工作狀態(tài)及切換66-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第五章 實驗驗證與分析68-73
• 5.1 實驗參數(shù)68
• 5.2 反激變換器的實驗68-70
• 5.3 MPPT 及均流控制實驗70-71
• 5.4 并網(wǎng)實驗71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 全文工作總結(jié)73
• 6.2 后續(xù)工作展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文及參與完成的項目80

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