太陽能光伏系統(tǒng)反激式微逆變器的研究

【摘要】：近年來由于環(huán)境污染嚴(yán)重和能源需求緊張,太陽能作為最清潔能源之一,成為開發(fā)新能源的理想選擇。在光伏屋頂計(jì)劃和建筑物集成光伏發(fā)電系統(tǒng)中,小功率的微型逆變器被廣泛應(yīng)用。微型逆變器的使用越來越受到研究者的關(guān)注,而微逆變器的發(fā)展趨于高頻化、模塊集成化和數(shù)字化。因此,研究微型逆變器具有較高的實(shí)用價(jià)值。論文詳細(xì)介紹了交錯(cuò)并聯(lián)反激式微逆變器的設(shè)計(jì)及原理,對在最大功率跟蹤技術(shù)、功率解耦技術(shù)以及并網(wǎng)控制策略等方面做了較為深入的研究。 首先,對光伏并網(wǎng)逆變器背景、國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀以及對光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹和說明,分析了單端和交錯(cuò)反激式逆變器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理以及交錯(cuò)并聯(lián)反激式逆變器的控制策略。 其次,簡要闡述了幾種常用的最大功率跟蹤方法。在擾動觀察法的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行了改進(jìn)而得到了自適應(yīng)變步長擾動觀察法。該算法提高了跟蹤的動態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度。對功率解耦技術(shù)進(jìn)行了介紹,通過在交錯(cuò)反激式逆變器中引入功率解耦電路,來降低了光伏側(cè)輸入電壓的紋波和二次功率的擾動。 再次,對交錯(cuò)并聯(lián)反激式微逆變器進(jìn)行了硬件和軟件的設(shè)計(jì)。對主電路中反激變壓器,采樣電路和其他電路的進(jìn)行了設(shè)計(jì)以及主控芯片、開關(guān)管、整流二極管等元件的選擇,對各個(gè)設(shè)計(jì)中的參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算。 最后,建立了微型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),并對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試。通過示波器對波形進(jìn)行了測試。實(shí)驗(yàn)波形良好,能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)的目的。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 交錯(cuò)反激式逆變器 最大功率跟蹤 功率解耦 控制策略
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 光伏并網(wǎng)微逆變器研究的背景和意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外光伏并網(wǎng)微逆變器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-13
• 1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 光伏并網(wǎng)微逆變器的技術(shù)要求12-13
• 1.3 本文研究的目的和意義13
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容13-15
• 2 光伏并網(wǎng)逆變器概述15-20
• 2.1 逆變器的應(yīng)用和技術(shù)要求15
• 2.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)15-18
• 2.3 常見的逆變器的方案及拓?fù)?/span>18-19
• 2.3.1 常見的微逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18
• 2.3.2 電流型單級高頻鏈逆變器拓?fù)?/span>18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 3 基于反激式的并網(wǎng)微逆變器20-30
• 3.1 單端反激式微逆變器20-22
• 3.2 交錯(cuò)并聯(lián)反激式微逆變器22-29
• 3.2.1 交錯(cuò)并聯(lián)反激式微逆變器的電路結(jié)構(gòu)及原理22-24
• 3.2.2 交錯(cuò)并聯(lián)反激式逆變器的變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)24-26
• 3.2.3 交錯(cuò)反激變換器的控制方式26-29
• 3.3 本章小結(jié)29-30
• 4 最大功率跟蹤技術(shù)30-45
• 4.1 太陽能電池模型特性30-35
• 4.1.1 太陽能電池板數(shù)學(xué)模型30-33
• 4.1.2 光伏電池的仿真建模33-34
• 4.1.3 Boost變換器實(shí)現(xiàn)光伏MPPT34-35
• 4.2 光照強(qiáng)度和溫度對最大功率點(diǎn)的影響35-37
• 4.3 常見的最大功率點(diǎn)跟蹤方法37-41
• 4.3.1 恒電壓法37
• 4.3.2 電導(dǎo)增量法37-39
• 4.3.3 模糊邏輯控制法39
• 4.3.4 擾動觀察法39-41
• 4.4 自適應(yīng)變步長擾動觀察法41-42
• 4.5 仿真驗(yàn)證42-43
• 4.6 本章小結(jié)43-45
• 5 二次功率擾動及功率解耦技術(shù)45-56
• 5.1 二次功率擾動及功率解耦原理45-47
• 5.2 不同功率解耦電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究47-48
• 5.3 反激式微逆變器中功率解耦的研究48-53
• 5.3.1 單端式反激變換器解耦電路工作過程48-51
• 5.3.2 交錯(cuò)并聯(lián)反激變換器解耦電路控制51-53
• 5.4 仿真驗(yàn)證53-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 6 交錯(cuò)并聯(lián)反激式微逆變器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)56-77
• 6.1 反激式并網(wǎng)微逆變器設(shè)計(jì)參數(shù)要求56-57
• 6.2 主要器件選型57-59
• 6.2.1 主開關(guān)MOSFET的選擇57-58
• 6.2.2 輸入解耦電容選擇58
• 6.2.3 反激變流器中副邊二極管的選擇58
• 6.2.4 橋式逆變電路開關(guān)管的選擇58-59
• 6.2.5 主控芯片的選擇59
• 6.3 反激式變壓器設(shè)計(jì)59-63
• 6.3.1 確定變壓器的磁芯和初級線圈的匝數(shù)60-61
• 6.3.2 根據(jù)輸出電流的有效值確定繞組的導(dǎo)線直徑61-62
• 6.3.3 窗口校正62-63
• 6.4 控制及輔助電路設(shè)計(jì)63-69
• 6.4.1 PV側(cè)電壓檢測電路63
• 6.4.2 MOSFET的驅(qū)動電路63-64
• 6.4.3 交流側(cè)電壓過零點(diǎn)測電路64-65
• 6.4.4 交流側(cè)電壓檢測電路65-66
• 6.4.5 交流側(cè)電流檢測電路66-67
• 6.4.6 變壓器原邊開關(guān)管中的電流檢測電路67-68
• 6.4.7 全橋驅(qū)動電路68-69
• 6.4.8 電源管理電路69
• 6.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)69-73
• 6.5.1 軟件開發(fā)平臺簡介69-70
• 6.5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)70-73
• 6.6 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析73-76
• 6.6.1 仿真驗(yàn)證結(jié)果73-74
• 6.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果74-76
• 6.7 本章小結(jié)76-77
• 7 總結(jié)與展望77-79
• 7.1 工作總結(jié)77
• 7.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文82-83
• 致謝83-85

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