交錯(cuò)反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器研究

【摘要】：世界范圍內(nèi)的能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題使得可再生能源的利用受到越來(lái)越多的重視,太陽(yáng)能光伏發(fā)電以其清潔無(wú)污染、不受地域限制等優(yōu)勢(shì)而發(fā)展迅速。常規(guī)集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逐漸顯現(xiàn)其在商業(yè)和民用市場(chǎng)的劣勢(shì),光伏并網(wǎng)微逆變器具有發(fā)電效率高、系統(tǒng)容量擴(kuò)展靈活、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單和冗余設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn),研發(fā)高性能微逆變器將為分布式光伏發(fā)電提供技術(shù)和設(shè)備支撐。 本文以交錯(cuò)反激式光伏并網(wǎng)微逆變器為研究對(duì)象,對(duì)其工作在CCM方式下的系統(tǒng)特征進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)相應(yīng)控制策略,全文的主要工作如下： (1)建立了CCM工作方式下開(kāi)關(guān)周期內(nèi)原副邊繞組電流的時(shí)域關(guān)系式,得出了系統(tǒng)臨界連續(xù)輸出功率,分析出半電網(wǎng)周期內(nèi)微逆變器工作在DCM和CCM相結(jié)合的方式,并用系統(tǒng)連續(xù)率CR表征CCM工作區(qū)間所占的比重。 (2)對(duì)微逆變器主電路關(guān)鍵元器件進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)和選型,包括直流側(cè)功率解耦電容,反激變壓器,反激開(kāi)關(guān)管、輸出整流二極管和工頻換向橋功率器件和并網(wǎng)濾波器,為系統(tǒng)控制策略的設(shè)計(jì)提供參數(shù)依據(jù)。 (3)建立了基于任意準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)控制輸入到并網(wǎng)電流輸出的傳遞函數(shù),得出了額定功率下π／2電角度處RHP零點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)跟蹤性能影響最大的結(jié)論,并基于這一準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)設(shè)計(jì)了電流內(nèi)環(huán)Q-PR控制器。 (4)提出了分階段、相結(jié)合控制的改進(jìn)MPPT算法,即微逆變器啟動(dòng)階段應(yīng)用開(kāi)路電壓法,光伏組件功率波動(dòng)較小時(shí)應(yīng)用變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法,功率波動(dòng)較大時(shí)應(yīng)用短路電流法,以獲得良好的穩(wěn)態(tài)跟蹤精度和動(dòng)態(tài)跟蹤性能；針對(duì)輕載下基于CCM設(shè)計(jì)的并網(wǎng)電流控制器適用度降低和諧波含量增大的問(wèn)題,提出了雙模式控制策略及模式選擇控制器的實(shí)現(xiàn)原則,實(shí)現(xiàn)輕載時(shí)系統(tǒng)控制方式切換到DCM并網(wǎng)電流控制方式,提高了輕載并網(wǎng)電流品質(zhì)。 (5)搭建了Matlab/Simulink仿真系統(tǒng)和250W微逆變器系統(tǒng)平臺(tái),仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了上述系統(tǒng)分析的正確性和所設(shè)計(jì)的控制策略的有效性和可行性。 【關(guān)鍵詞】：分布式光伏發(fā)電 反激變換器 微逆變器 系統(tǒng)連續(xù)率 改進(jìn)MPPT算法 雙模式控制
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.1.1 常規(guī)能源危機(jī)與環(huán)境問(wèn)題9
• 1.1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電9-11
• 1.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)常用架構(gòu)12-13
• 1.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浞诸?lèi)13-15
• 1.3 單相光伏并網(wǎng)微型逆變器15-18
• 1.3.1 微型逆變器的由來(lái)15
• 1.3.2 微型逆變器設(shè)計(jì)原則15-16
• 1.3.3 微型逆變器的拓?fù)溥x擇16-18
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器工作原理20-30
• 2.1 反激式光伏并網(wǎng)微型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 反激變換器工作模式穩(wěn)態(tài)分析21-23
• 2.3 反激式微型逆變器CCM模式穩(wěn)態(tài)分析23-28
• 2.3.1 微逆變器系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)關(guān)系23-25
• 2.3.2 周期無(wú)窮工作點(diǎn)工作方式研究25-27
• 2.3.3 斷續(xù)工作區(qū)間27-28
• 2.4 交錯(cuò)并聯(lián)反激微逆變器28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 交錯(cuò)反激微逆變器硬件設(shè)計(jì)30-40
• 3.1 解耦電容選取30-32
• 3.2 反激變壓器設(shè)計(jì)32-35
• 3.3 功率器件選取35-36
• 3.4 并網(wǎng)濾波器設(shè)計(jì)36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 交錯(cuò)反激微逆變器建模和控制策略設(shè)計(jì)40-52
• 4.1 微逆變器雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)40-41
• 4.2 單端反激式變換器系統(tǒng)模型41-45
• 4.2.1 非理想反激變換器CCM模式建模41-44
• 4.2.2 系統(tǒng)對(duì)象模型分析44-45
• 4.3 交錯(cuò)反激微逆變器控制器設(shè)計(jì)45-47
• 4.3.1 PI控制器缺陷分析45-46
• 4.3.2 準(zhǔn)PR控制器設(shè)計(jì)46-47
• 4.4 仿真分析和并網(wǎng)電流測(cè)試47-51
• 4.4.1 仿真分析47-49
• 4.4.2 并網(wǎng)電流測(cè)試49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 微逆變器優(yōu)化設(shè)計(jì)52-66
• 5.1 太陽(yáng)能電池MPPT控制技術(shù)52-58
• 5.1.1 太陽(yáng)能電池外特性52-53
• 5.1.2 MPPT控制算法改進(jìn)設(shè)計(jì)53-57
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果57-58
• 5.2 并網(wǎng)電流雙模式控制策略設(shè)計(jì)58-64
• 5.2.1 雙模式控制策略提出58-59
• 5.2.2 DCM傳輸功率限制59-61
• 5.2.3 雙模式控制策略的設(shè)計(jì)和改進(jìn)61-62
• 5.2.4 仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證62-64
• 5.3 本章小節(jié)64-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果72-73
• 致謝73

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