交錯(cuò)反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：進(jìn)入新的世紀(jì)，伴隨著城市化進(jìn)程加快和人口的快速增長(zhǎng)，能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，因此新能源技術(shù)的開發(fā)成為了目前熱門而又緊迫的議題。太陽(yáng)能因其取之不盡，清潔安全，被認(rèn)為是最理想的可再生能源之一。光伏并網(wǎng)逆變器作為光伏電池和電網(wǎng)的接口設(shè)備，是并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵，逆變器的性能直接決定光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。 本文研究的光伏并網(wǎng)微型逆變器是將單一的太陽(yáng)能電池板模塊從直流電轉(zhuǎn)化為交流電，并在較寬的范圍內(nèi)掃描各獨(dú)立太陽(yáng)能電池板下的峰值功率點(diǎn)，避免了大規(guī)模電池陣列因?yàn)榫植繐p壞或者被遮擋，而造成整個(gè)系統(tǒng)的故障。這樣，通過對(duì)各模塊的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化，使得整體的輸出功率最大，提高了系統(tǒng)的效率。 本文針對(duì)光伏微網(wǎng)并網(wǎng)控制器的特點(diǎn)，研究了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有隔離作用的交錯(cuò)反激變換器。在敘述其工作原理的基礎(chǔ)上，通過建立簡(jiǎn)化的反激變換器電路模型，分析了交錯(cuò)反激變換器的控制特點(diǎn)，以最大功率跟蹤（MPPT）控制得到的電流為基準(zhǔn)，對(duì)反激變壓器的原邊進(jìn)行平均電流控制，實(shí)現(xiàn)半波正弦電流輸出；針對(duì)交錯(cuò)反激變換器可能出現(xiàn)負(fù)載不平衡的現(xiàn)象，增加了負(fù)載平衡控制環(huán)；對(duì)于光伏電池的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出輸入解耦電容與光伏電池板利用率的關(guān)系，通過選擇合適的輸入電容容量，有效的提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。通過Matlab/Simulink仿真驗(yàn)證了上述工作的有效性。 最后設(shè)計(jì)了一臺(tái)基于dsPIC的數(shù)字化控制的200W實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行了相應(yīng)的電路器件選擇及程序設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明交錯(cuò)反激式光伏并網(wǎng)逆變器的各種性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且得到了較好的輸出波形，從而驗(yàn)證了該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法的有效性及理論分析的正確性和可行性，為光伏逆變器的實(shí)用化和市場(chǎng)化打下了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 交錯(cuò)反激變換器 PV電池板利用率 最大功率點(diǎn)跟蹤
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 課題的目的和意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀13-23
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.2 最大功率跟蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 逆變器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3 光伏并網(wǎng)微逆變器簡(jiǎn)介及其關(guān)鍵技術(shù)23
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工作機(jī)理分析25-32
• 2.1 光伏并網(wǎng)微逆變器系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-27
• 2.1.1 升壓電路的選擇25-26
• 2.1.2 光伏并網(wǎng)微逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26-27
• 2.2 光伏并網(wǎng)微逆變器的工作機(jī)理27-31
• 2.2.1 反激變換器的工作機(jī)理27-29
• 2.2.2 交錯(cuò)反激變換器的工作模式29-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 交錯(cuò)反激式變換器的控制技術(shù)32-47
• 3.1 反激變換器的控制方式32-34
• 3.1.1 電壓模式控制32-33
• 3.1.2 電流模式控制33-34
• 3.2 并網(wǎng)微逆變器控制系統(tǒng)組成34-35
• 3.3 單端反激變換器建模與控制35-41
• 3.3.1 反激變換器的建模35-39
• 3.3.2 反激變換器的控制器設(shè)計(jì)39-41
• 3.4 交錯(cuò)反激變換器負(fù)載平衡控制技術(shù)41-43
• 3.5 單位功率因數(shù)并網(wǎng)的控制技術(shù)43-44
• 3.6 交錯(cuò)反激變換器 SIMUlink 仿真44-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第四章 最大功率跟蹤與輸入解耦技術(shù)47-56
• 4.1 光伏電池的輸出特性47-49
• 4.1.1 光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型47-48
• 4.1.2 光伏電池輸出特性曲線48
• 4.1.3 最大功率點(diǎn)48-49
• 4.2 最大功率跟蹤技術(shù)49-51
• 4.3 PV 電池板利用率與輸入電容關(guān)系51-53
• 4.4 光伏電池建模與最大功率跟蹤的 SIMUlink 仿真53-55
• 4.4.1 光伏電池建模仿真53-54
• 4.4.2 最大功率跟蹤仿真54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 光伏并網(wǎng)微逆變器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究56-73
• 5.1 逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)56-64
• 5.1.1 逆變器主要器件參數(shù)設(shè)計(jì)56-61
• 5.1.2 EMI 濾波電路設(shè)計(jì)61
• 5.1.3 電壓、電流采樣電路設(shè)計(jì)61-63
• 5.1.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)63-64
• 5.2 逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)64-69
• 5.2.1 系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換65-66
• 5.2.2 全橋電路程序設(shè)計(jì)66-67
• 5.2.3 孤島檢測(cè)技術(shù)67-69
• 5.3 樣機(jī)試驗(yàn)研究69-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 在學(xué)研究成果78-79
• 致謝79

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