諧振式軟開關光伏并網逆變器的研究

【摘要】：在全球能源危機和環(huán)境污染的雙重壓力下，光伏并網發(fā)電技術正得到越來越廣泛的重視。光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的核心是光伏并網逆變器，傳統(tǒng)的光伏并網逆變器采用PWM控制方式，因占空比不斷變化，開關管工作在硬開關狀態(tài)，開關瞬間存在較大的開關損耗，且容易引起尖峰電壓損壞開關管，降低系統(tǒng)壽命。為解決以上問題，本文提出了諧振式軟開關光伏并網逆變器，并對其電路結構、控制方法及實現(xiàn)方式做了深入的研究。 針對傳統(tǒng)PWM控制型光伏并網逆變器的主電路拓撲結構其開關管始終工作在硬開關狀態(tài)，開關損耗大的問題，給出了諧振式軟開關主電路拓撲結構，使開關管始終工作在諧振式零電流軟開關狀態(tài)，減小了開關損耗。對電路的工作狀態(tài)及數(shù)學模型做了詳細分析，并給出了各主要元器件參數(shù)的設計方法。為對諧振式軟開關主電路進行有效控制，提出了基于正弦波脈沖密度調制（SPDM）的系統(tǒng)控制方法；針對循環(huán)換流器換流期間的并網電流滯后現(xiàn)象，提出了輔助滯環(huán)控制方法，使電流在過零點波形更為平穩(wěn)，減少了諧波含量；采用電網電壓前饋補償控制方法和最大功率點跟蹤方法，給出具體實現(xiàn)方案。 在理論分析的基礎上，采用PSPICE軟件對逆變器主電路進行了仿真；采用MATLAB/SIMUlink軟件建立了系統(tǒng)仿真模型，對MPPT控制、外電壓環(huán)控制、SPDM電流跟蹤控制、輔助滯環(huán)控制和電網電壓前饋補償控制進行了仿真分析，驗證了理論分析的正確性。搭建了小功率光伏并網逆變器實驗平臺，并對實驗結果進行了分析，驗證了系統(tǒng)方案的可行性。 【關鍵詞】：光伏 逆變器 諧振 軟開關
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題研究的背景和意義7
• 1.2 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢7-8
• 1.3 光伏并網技術的研究現(xiàn)狀和存在問題8-11
• 1.4 本課題研究的主要內容11-13
• 第二章 諧振式軟開關光伏并網逆變器的主電路研究13-27
• 2.1 光伏并網逆變器的主電路拓撲結構13-14
• 2.1.1 傳統(tǒng) PWM 控制型主電路拓撲結構13
• 2.1.2 諧振式軟開關主電路拓撲結構13-14
• 2.2 DC/DC 變換電路分析14-18
• 2.2.1 Boost 電路工作狀態(tài)分析14-16
• 2.2.2 Boost 電路參數(shù)計算16-18
• 2.3 DC/AC 變換電路分析18-26
• 2.3.1 諧振式軟開關逆變電路工作原理18-20
• 2.3.2 各開關模態(tài)等效電路20-21
• 2.3.3 各開關模態(tài)工況分析21-24
• 2.3.4 諧振式軟開關逆變電路參數(shù)計算24-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 基于正弦波脈沖密度調制的光伏并網控制技術27-37
• 3.1 雙閉環(huán)系統(tǒng)控制策略27-28
• 3.2 SPDM 并網電流跟蹤控制技術28-33
• 3.2.1 并網電流跟蹤控制方法比較28-29
• 3.2.2 SPDM 并網電流跟蹤控制的基本原理29-30
• 3.2.3 SPDM 并網電流跟蹤控制的實現(xiàn)方法30-32
• 3.2.4 輔助滯環(huán)控制方法32-33
• 3.3 電網電壓前饋補償控制33-34
• 3.4 最大功率點跟蹤方法34-36
• 3.5 本章小結36-37
• 第四章 控制系統(tǒng)硬件電路設計37-45
• 4.1 硬件電路整體結構37
• 4.2 DSP 最小系統(tǒng)37-38
• 4.2.1 DSP 最小系統(tǒng)電路37-38
• 4.2.2 DSP 主要端口定義38
• 4.3 輔助電源電路38-40
• 4.4 MOSFET 及其驅動電路40-41
• 4.5 信號檢測電路41-44
• 4.6 內鎖相環(huán)電路44
• 4.7 本章小結44-45
• 第五章 系統(tǒng)軟件設計45-51
• 5.1 系統(tǒng)軟件的整體結構45-46
• 5.2 系統(tǒng)主程序46
• 5.3 SPDM 控制子程序46-47
• 5.4 自動排序 A/D 轉換47-48
• 5.5 MPPT 控制子程序48-49
• 5.6 鎖相環(huán)控制子程序49-50
• 5.7 本章小結50-51
• 第六章 光伏并網系統(tǒng)的仿真和實驗51-61
• 6.1 基于 PSPICE 軟件的主電路仿真51-53
• 6.1.1 傳統(tǒng) PWM 控制型逆變電路的仿真51-52
• 6.1.2 諧振式軟開關逆變電路的仿真52-53
• 6.2 基于 MATLAB 軟件的系統(tǒng)仿真53-59
• 6.2.1 系統(tǒng)仿真模型的建立53-55
• 6.2.2 系統(tǒng)仿真結果分析55-59
• 6.3 實驗結果及分析59-60
• 6.4 本章小結60-61
• 主要結論與展望61-63
• 主要結論61-62
• 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-66
• 附錄66-70
• 附錄 A 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文66-67
• 附錄 B 控制系統(tǒng)主要電路原理圖67-70

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