基于改進(jìn)Z源逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】：工業(yè)革命以來(lái)，傳統(tǒng)燃料資源一天天減少。傳統(tǒng)能源消耗對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出，能源問題引發(fā)的地區(qū)沖突不斷增加。21世紀(jì)人類正面臨著能源短缺的危機(jī)。為了適應(yīng)人類的可持續(xù)發(fā)展需要，大力發(fā)展可再生能源成為人類發(fā)展的必由之路。太陽(yáng)能以其取之不盡、用之不竭、清潔而無(wú)污染的的特點(diǎn)得到了世界各國(guó)的重視與發(fā)展。 光伏發(fā)電并網(wǎng)使太陽(yáng)能得到更好的利用。光伏逆變器作為能量轉(zhuǎn)換的核心器件對(duì)太陽(yáng)能并網(wǎng)起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)逆變器上下橋臂存在直通短路的可能，可靠性低。為防止上下橋臂直通，需要在PWM調(diào)制波中加入死區(qū)時(shí)間，降低了輸出電能的質(zhì)量。為了克服傳統(tǒng)逆變器存在的缺陷,文章采用Z源逆變器。論文在分析傳統(tǒng)Z源逆變器結(jié)構(gòu)、工作原理的基礎(chǔ)上，闡述了傳統(tǒng)Z源逆變器的優(yōu)勢(shì)及不足。為此，文章采用了改進(jìn)Z源逆變器，在繼承傳統(tǒng)Z源逆變器優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)很好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)Z源逆變器的不足。為深入研究改進(jìn)Z源逆變器的工作原理，以狀態(tài)空間平均法對(duì)改進(jìn)Z源逆變器進(jìn)行了建模。同時(shí)總結(jié)了適用于Z源逆變器的PWM調(diào)制策略，對(duì)他們升壓能力、調(diào)制范圍進(jìn)行了比較分析。重點(diǎn)設(shè)計(jì)了改進(jìn)Z源逆變器的并網(wǎng)控制系統(tǒng)，引入基于Z源電容電壓波動(dòng)的并網(wǎng)電流幅值控制策略，減小了并網(wǎng)電流在工頻周期內(nèi)的波動(dòng)。以下垂鎖相技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鎖相技術(shù)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流的高功率因數(shù)運(yùn)行。 以Matlab為工具分別搭建系統(tǒng)仿真電路，通過對(duì)比分析驗(yàn)證了理論分析的正確性及控制系統(tǒng)的有效性。依據(jù)理論分析及仿真電路，設(shè)計(jì)了改進(jìn)Z源逆變器的硬件可行性設(shè)計(jì)方案。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng) 改進(jìn)Z源逆變器 狀態(tài)空間平均法 并網(wǎng)控制策略
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 論文的研究背景7-8
• 1.2 世界各國(guó)的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器11-12
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容12-14
• 第二章 Z 源與改進(jìn) Z 源逆變器14-28
• 2.1 Z 源逆變器14-16
• 2.2 改進(jìn) Z 源逆變器16-18
• 2.3 改進(jìn) Z 源逆變器的建模18-26
• 2.4 改進(jìn) Z 源逆變器性能分析26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第三章 Z 源逆變器的 SPWM 調(diào)制策略28-40
• 3.1 SPWM 技術(shù)28-29
• 3.2 簡(jiǎn)單升壓調(diào)制策略29-31
• 3.2.1 簡(jiǎn)單 SPWM 調(diào)制策略的原理29-30
• 3.2.2 簡(jiǎn)單升壓控制調(diào)制策略的仿真實(shí)現(xiàn)30-31
• 3.3 三次諧波注入調(diào)制策略31-34
• 3.3.1 三次諧波注入調(diào)制策略的原理31-33
• 3.3.2 三次諧波注入調(diào)制策略的仿真實(shí)現(xiàn)33-34
• 3.4 最大升壓調(diào)制策略34-37
• 3.4.1 最大升壓調(diào)制策略的原理34-36
• 3.4.2 最大升壓調(diào)制策略的仿真實(shí)現(xiàn)36-37
• 3.5 SPWM 調(diào)制策略的比較分析37-39
• 3.5.1 升壓范圍的比較37-38
• 3.5.2 直流電壓應(yīng)力比較分析38-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 并網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-54
• 4.1 Z 源并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)40-53
• 4.1.1 交流電流內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)41-48
• 4.1.1.1 電流并網(wǎng)的基本原理42
• 4.1.1.2 基于 Z 源網(wǎng)絡(luò)電容電壓波動(dòng)的并網(wǎng)電流控制策略42-44
• 4.1.1.3 經(jīng)典 PI 控制方式產(chǎn)生的相位差44-46
• 4.1.1.4 下垂鎖相技術(shù)46-48
• 4.1.2 Z 源電容電壓閉環(huán)設(shè)計(jì)48-50
• 4.1.3 光伏電池最大功率跟蹤環(huán)50-53
• 4.1.3.1 MPPT 控制50-51
• 4.1.3.2 MPPT 直通零矢量環(huán)原理51-53
• 4.2 本章小結(jié)53-54
• 第五章 仿真實(shí)驗(yàn)54-62
• 5.1 新型 Z 源逆變器與傳統(tǒng) Z 源逆變器的仿真比較分析54-56
• 5.2 基于 Z 源網(wǎng)絡(luò)電容電壓變化的并網(wǎng)電流控制仿真56-58
• 5.3 下垂鎖相技術(shù)下的并網(wǎng)電流仿真58-59
• 5.4 并網(wǎng)系統(tǒng)整體仿真59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第六章 系統(tǒng)總體初步設(shè)計(jì)方案62-69
• 6.1 改進(jìn) Z 源逆變器的整體設(shè)計(jì)62
• 6.2 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)62-65
• 6.2.1 光伏電池板的選擇62
• 6.2.2 Z 源網(wǎng)絡(luò)電容的參數(shù)確定62-63
• 6.2.3 Z 源電感設(shè)計(jì)63-64
• 6.2.4 IPM 智能模塊選擇64-65
• 6.3 控制電路設(shè)計(jì)65-68
• 6.3.1 Z 源電容電壓檢測(cè)66
• 6.3.2 交流采樣電路66-68
• 6.4 本章小結(jié)68-69
• 總結(jié)與展望69-71
• 本文工作總結(jié)69-70
• 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明74-75
• 致謝75

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太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    趙為

基于Z源型逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    許頗

Z源逆變器研究    房緒鵬

Z源逆變器的主電路研究    高奇

Z源逆變器控制方法的研究    顧斌

三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其控制算法研究    王健

光伏電池最大功率跟蹤器的模糊控制及其應(yīng)用    葉秋香

分布式發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器的研究    蔣大鵬

光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)研究    閔江威

阻抗源逆變器的新型控制策略研究    崔彬

獨(dú)立/并網(wǎng)雙模式逆變器控制技術(shù)研究    過亮

與建筑相結(jié)合的光伏并網(wǎng)發(fā)電示范電站    張艷紅;張興;林閩;呂紹勤;張崇巍;

光伏并網(wǎng)發(fā)電與建筑相結(jié)合技術(shù)的發(fā)展概況    原慧軍;王效華;張興磊;

光伏并網(wǎng)發(fā)電通信控制裝置的設(shè)計(jì)    劉立軍;焦翠坪;王淼;穆桂霞;張喜軍;

國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目投產(chǎn)    本刊編輯部;

光伏并網(wǎng)發(fā)電的研究進(jìn)展    余濤;余婕;

淺談光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展    王曄;方波;

基于智能功率模塊的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)    桑繪繪;楊奕;

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用研究    張杰;劉生春;周瑜;

小型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用    毛伙南;陳峰;崔傳芹;潘冬;陳海;郭金基;

3kW光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置研究與設(shè)計(jì)    唐衛(wèi)波;夏向陽(yáng);

安徽首座變電站光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究與應(yīng)用    謝紅福;何鳴;張可;王曉;

對(duì)昆明電網(wǎng)光伏并網(wǎng)發(fā)電的一些思考    鄒賢;王琳;

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有源濾波器在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    李紹慈

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    袁陽(yáng)

基于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測(cè)    李春玲

單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    羅小英

單相數(shù)控光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    劉傳洋

光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置的研究    王娉婷

2kW單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    呂文坤

單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    魏騰飛

兩級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)    陳龍虎