反激式光伏并網(wǎng)微逆變器中的功率解耦技術(shù)

【摘要】：隨著世界能源危機的加劇以及環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,對清潔無污染、資源無限性的太陽能的大規(guī)模開發(fā)利用成為必然。太陽能利用中的光伏發(fā)電最有可研究性,平時人們的生活用電均為交流電,因此,光伏發(fā)電并網(wǎng)成為主要發(fā)展趨勢,前景廣闊。 在傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中,為穩(wěn)定逆變器輸入輸出功率,通常是在光伏組件的兩側(cè)并聯(lián)一個大容量的電解電容。但是,電解電容在105℃工作溫度下的使用壽命僅為1000h-7000h,這對光伏組件而言是一項極大的限制,所以用壽命長、容量小的薄膜電容替代電解電容來實現(xiàn)功率解耦,成為決定整個光伏系統(tǒng)使用壽命的關(guān)鍵性因素。 本文提出了一種帶有解耦電路的反激式光伏并網(wǎng)微逆變器拓?fù)洹＝Y(jié)合反激變換器特點及對解耦電路的分析,采用PV輸出側(cè)解耦方式?；谕?fù)湓O(shè)計的特點,詳細(xì)分析了解耦電路的兩種工作模式,重點分析了解耦電路的設(shè)計特殊性,并對解耦控制策略進行了探討。主要工作如下： (1)根據(jù)解耦電容在電路中位置的不同,將解耦方式分為三類：①PV輸出側(cè)解耦；②直流母線上解耦；③交流輸出側(cè)解耦。最后對這三類解耦在復(fù)雜度、可靠性、有效性等方面進行了分析比較。 (2)重點分析了解耦電路的兩種工作模式,即解耦電容充電和放電工作過程。 (3)對反激變換器原邊勵磁電感、解耦電路中的電容和電感進行了參數(shù)設(shè)計,并基于FPGA芯片EP3C10E144,設(shè)計了并網(wǎng)系統(tǒng)的硬件電路,包括主電路和控制電路。 (4)以120W樣機為實驗對象,基于MATLAB搭建了整個系統(tǒng)的仿真平臺,詳細(xì)分析了實驗結(jié)果,實驗結(jié)果驗證了解耦電路的有效性和設(shè)計的合理性。 (5)最后對單級反激式光伏并網(wǎng)微逆變器系統(tǒng)及其無電解電容變換技術(shù)進行了總結(jié),并給出了對未來研究方向的展望。圖48幅,表5個,參 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)發(fā)電 微逆變器 功率解耦 FPGA
【學(xué)位授予單位】：中南大學(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
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 太陽能發(fā)電的背景和意義8-9
• 1.2 太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展前景9-13
• 1.2.1 世界光伏發(fā)電現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 中國光伏發(fā)電現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展前景12-13
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)13-18
• 1.3.1 太陽能光伏發(fā)電的原理13
• 1.3.2 太陽能利用的基本形式13-15
• 1.3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成15-16
• 1.3.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類16-17
• 1.3.5 并網(wǎng)光伏發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)及解耦問題17-18
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容和論文的結(jié)構(gòu)安排18-20
• 2 光伏并網(wǎng)微逆變器及其功率解耦電路的研究20-34
• 2.1 功率解耦的工作原理及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-32
• 2.1.1 并網(wǎng)微逆變器中功率解耦的工作原理20-22
• 2.1.2 并網(wǎng)微逆變器中各種功率解耦拓?fù)漕愋?/span>22-32
• 2.2 光伏并網(wǎng)微逆變器反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析32-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 3 功率解耦電路的結(jié)構(gòu)與控制34-43
• 3.1 解耦電路結(jié)構(gòu)與工作原理34-39
• 3.2 解耦電路設(shè)計的特殊性39
• 3.3 解耦電路控制策略39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)43-54
• 4.1 并網(wǎng)微逆變器的整體設(shè)計要求43
• 4.2 主電路設(shè)計43-48
• 4.2.1 反激變壓器的設(shè)計43-45
• 4.2.2 解耦模塊中電感的設(shè)計45-46
• 4.2.3 解耦電容選取46-48
• 4.2.4 部分元器件選取48
• 4.3 控制電路設(shè)計48-53
• 4.3.1 保護電路的設(shè)計48-50
• 4.3.2 驅(qū)動電路的設(shè)計50-52
• 4.3.3 基于FPGA的控制電路52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 試驗結(jié)果與分析54-57
• 5.1 實驗對象及相關(guān)參數(shù)54
• 5.2 仿真平臺54-55
• 5.3 仿真和實驗結(jié)果分析55-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 6 總結(jié)與展望57-59
• 6.1 本文主要工作57
• 6.2 研究展望57-59
• 參考文獻59-63
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果63-64
• 致謝64

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