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高效微型光伏并網(wǎng)逆變器的研制

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時(shí)間:2024-08-19 04:07:54
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高效微型光伏并網(wǎng)逆變器的研制【摘要】:本課題研究的是將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能傳送入電網(wǎng)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。它的功能是將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的不穩(wěn)定低壓直流電通過(guò)具有MPPT功能的光伏充電

【摘要】:本課題研究的是將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能傳送入電網(wǎng)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。它的功能是將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的不穩(wěn)定低壓直流電通過(guò)具有MPPT功能的光伏充電器儲(chǔ)存到蓄電池中,之后通過(guò)全橋LLC升壓變換器將蓄電池中的低壓直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的高壓直流電,最終將高壓直流電通過(guò)全橋并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻同相的交流電流傳輸入電網(wǎng)。 本課題的高效微型光伏并網(wǎng)逆變器與傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器有所不同。傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器往往不包含電能的儲(chǔ)存環(huán)節(jié)。而本課題中,系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置了一個(gè)具有MPPT功能的充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。同時(shí),其還具備蓄電池的充放電管理功能,從而達(dá)到保護(hù)電池的目的,使其工作在正常狀態(tài)。 電能儲(chǔ)存環(huán)節(jié)的設(shè)立,一方面是為了在陽(yáng)光不足的情況下,保持系統(tǒng)并網(wǎng)的持續(xù)性。另一方面,由于本課題是微型光伏并網(wǎng)逆變器,考慮到使用環(huán)境為家庭或樓宇居多。因此,出于目前便攜式設(shè)備對(duì)低壓電源的需求,在本課題中特意設(shè)計(jì)低壓儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為打造低壓直流家庭用電系統(tǒng)做出準(zhǔn)備。 在本課題中的DC-DC升壓環(huán)節(jié)中,應(yīng)用全橋LLC軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。LLC諧振技術(shù)在全頻域都具備變壓器一次側(cè)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中零電壓開(kāi)通和零電壓關(guān)斷的特性。因此,應(yīng)用在升壓環(huán)節(jié)中可以大大提升并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。從而達(dá)到節(jié)能減排的技術(shù)要求。 在本課題的DC-AC逆變環(huán)節(jié)中,電路拓?fù)鋺?yīng)用了全橋逆變電路以及LCL濾波電路。而在系統(tǒng)控制方面,基于DSP處理器的運(yùn)算快速性,應(yīng)用了數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)而非過(guò)零點(diǎn)鎖相環(huán)技術(shù)。從而為并網(wǎng)過(guò)程中,并網(wǎng)電流跟隨電網(wǎng)電壓的快速性、準(zhǔn)確性提供了硬件與軟件的支撐。 該高效并網(wǎng)逆變器還具備了完善的系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制。在MPPT光伏充電器中,具備完善的階段性充電機(jī)制以及充放電管理機(jī)制。而在全橋LLC升壓變換器中,具有輸入欠壓保護(hù)功能和過(guò)流保護(hù)功能。同時(shí),在逆變網(wǎng)絡(luò)中,具有過(guò)流保護(hù)功能以及對(duì)蓄電池狀態(tài)的檢測(cè)功能。 最后,通過(guò)對(duì)高效微型光伏并網(wǎng)逆變器中三個(gè)組成部分的原理分析以及參數(shù)計(jì)算。分別實(shí)現(xiàn)了各個(gè)環(huán)節(jié)的基本功能。并最終通過(guò)聯(lián)調(diào)證明本系統(tǒng)的可行性。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,該高效微型光伏并網(wǎng)逆變器具有較高的工作穩(wěn)定性以及較高的工作效率。并且,為打造低壓直流家庭用電系統(tǒng)提供了條件。因此,其具備廣泛的應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】:光伏并網(wǎng)逆變器 MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù) 全橋LLC拓?fù)?/strong> 軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù) 智能充放電管理技術(shù)
【學(xué)位授予單位】:北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:TM464
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-8
  • 1 緒論8-11
  • 1.1 課題背景及意義8-9
  • 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀9
  • 1.3 本課題的工作內(nèi)容以及難點(diǎn)9-11
  • 2 光伏并網(wǎng)逆變器的工作特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)構(gòu)成11-15
  • 2.1 光伏并網(wǎng)逆變器的工作過(guò)程與特點(diǎn)11-13
  • 2.1.1 工作過(guò)程11-12
  • 2.1.2 工作特點(diǎn)12-13
  • 2.2 光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成13-14
  • 2.3 本章小結(jié)14-15
  • 3 光伏MPPT充電器的分析與設(shè)計(jì)15-24
  • 3.1 光伏MPPT充電器的技術(shù)特點(diǎn)15-16
  • 3.2 光伏MPPT充電器的電路拓?fù)溲芯颗c分析16-19
  • 3.2.1 降壓型BUCK變換器的工作特性16
  • 3.2.2 降壓型BUCK變換器的工作模式16-18
  • 3.2.3 降壓型BUCK變換器的參數(shù)計(jì)算18-19
  • 3.3 光伏MPPT充電器控制策略的研究與實(shí)現(xiàn)19-23
  • 3.3.1 MPPT控制策略的研究與實(shí)現(xiàn)19-20
  • 3.3.2 蓄電池充放電控制策略的研究與實(shí)現(xiàn)20-23
  • 3.4 本章小結(jié)23-24
  • 4 全橋LLC升壓變換器的研制24-39
  • 4.1 全橋LLC升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與特性24-25
  • 4.2 全橋LLC升壓變換器工作模式與諧振網(wǎng)絡(luò)分析25-29
  • 4.2.1 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在全橋LLC升壓變換器中的應(yīng)用25-26
  • 4.2.2 全橋LLC升壓變換器工作模態(tài)分析26-29
  • 4.3 全橋LLC升壓變換器諧振網(wǎng)絡(luò)分析與設(shè)計(jì)29-37
  • 4.3.1 全橋LLC升壓變換器諧振網(wǎng)絡(luò)等效電路與增益推導(dǎo)29-35
  • 4.3.2 全橋LLC升壓變換器諧振網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算與設(shè)計(jì)35-37
  • 4.4 全橋LLC升壓變換器中變壓器的結(jié)構(gòu)構(gòu)造37-38
  • 4.5 本章小結(jié)38-39
  • 5 并網(wǎng)逆變器的研究與研制39-49
  • 5.1 并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與調(diào)制方式分析39-40
  • 5.1.1 并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)39
  • 5.1.2 單極性調(diào)制原理39-40
  • 5.2 并網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)的研究與實(shí)現(xiàn)40-46
  • 5.2.1 過(guò)零點(diǎn)鎖相環(huán)技術(shù)40-43
  • 5.2.2 基于數(shù)字控制器的數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)43-46
  • 5.3 并網(wǎng)逆變器濾波電路的研究與設(shè)計(jì)46-47
  • 5.4 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略研究與分析47-48
  • 5.5 本章總結(jié)48-49
  • 6 高效微型光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析49-57
  • 6.1 光伏MPPT充電器實(shí)驗(yàn)49-51
  • 6.2 全橋LLC升壓變換器實(shí)驗(yàn)51-54
  • 6.2.1 系統(tǒng)諧振網(wǎng)絡(luò)參數(shù)仿真波形與結(jié)果52
  • 6.2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)52-53
  • 6.2.3 實(shí)驗(yàn)波形與數(shù)據(jù)53-54
  • 6.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54
  • 6.3 并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)54-57
  • 6.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)54-55
  • 6.3.2 實(shí)驗(yàn)波形與數(shù)據(jù)55-56
  • 6.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-57
  • 7 結(jié)論與展望57-59
  • 參考文獻(xiàn)59-61
  • 申請(qǐng)學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
  • 致謝62


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