微型光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】：21世紀以來，能源危機和環(huán)境污染逐漸成為困擾世界各國的兩大難題。為了現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展，可再生能源的開發(fā)與利用越來越被人類所重視。太陽能作為無污染的綠色能源之一，正逐漸從替代能源向基礎(chǔ)能源邁進。光伏并網(wǎng)發(fā)電作為太陽能光伏利用的主要形式，必將得到迅速的發(fā)展。 光伏的發(fā)展主要有兩個方向：兆瓦級的大型光伏電場和0.1-5kW的小型光伏住宅供電。微型光伏逆變器的功率在50-350W之間，它將逆變器與光伏組件集成，保證每個組件均運行在最大功率點，具有很強的抗局部陰影能力；可以實現(xiàn)模塊化設(shè)計、即插即用和熱插拔，系統(tǒng)擴展簡單方便；并網(wǎng)逆變器基本不獨立占用安裝空間，分布式安裝便于配置，空間利用率高；系統(tǒng)冗余度高、可靠性高，通過優(yōu)化散熱去除風(fēng)扇可將可靠性從五年提高到二十年，單個模塊失效不會對整個系統(tǒng)造成影響。 本文的微型光伏逆變器選擇DCM的反激型逆變器拓撲，目標高效高功率密度、低成本和高可靠性。本文首先對反激型并網(wǎng)逆變器的參數(shù)進行了設(shè)計，采用雙路交錯并聯(lián)反激減小開關(guān)管應(yīng)力和輸入輸出電流諧波，對比了RCD和有源鉗位兩種漏感能量的吸收方法。鑒于分布式并網(wǎng)標準對入網(wǎng)電流有著嚴格的要求，本文接著對并網(wǎng)電流環(huán)進行了建模和優(yōu)化控制，研究了帶諧波補償?shù)谋壤C振控制方法。隨著光照等環(huán)境的持續(xù)變化，光伏系統(tǒng)有其特有的輸出特征，本文研究了針對PV系統(tǒng)的最大功率跟蹤技術(shù)，并采用兩種方法解決直流母線電壓崩潰的問題；為了提高并網(wǎng)逆變器的歐洲效率，本文采用跳周期控制的方法，提高逆變器在低功率處的效率。在分析和仿真的基礎(chǔ)上，基于DSP28035，設(shè)計了230W微型光伏并網(wǎng)逆變器實驗平臺，實現(xiàn)了基本功能，實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。 【關(guān)鍵詞】：微型光伏并網(wǎng)逆變器 交錯并聯(lián)有源鉗位反激 損耗分析 跳周期控制 高效低成本
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 研究背景14-16
• 1.1.1 能源危機與可再生能源14
• 1.1.2 太陽能光伏發(fā)電14-16
• 1.2 微型光伏并網(wǎng)逆變器背景16-19
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)的典型組合結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.2 微型逆變器的結(jié)構(gòu)17-18
• 1.2.3 微型逆變器的發(fā)展18-19
• 1.3 微型光伏并網(wǎng)逆變器的特征19-22
• 1.3.1 微型逆變器的特點19-20
• 1.3.2 微型逆變器的拓撲選擇20-21
• 1.3.3 并網(wǎng)逆變器的數(shù)字控制策略21-22
• 1.4 課題研究內(nèi)容22-24
• 第二章 反激型并網(wǎng)逆變器設(shè)計24-47
• 2.1 反激型并網(wǎng)逆變器工作原理24-29
• 2.1.1 反激型并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)24
• 2.1.2 反激變換器工作模式24-26
• 2.1.3 雙路交錯并聯(lián)反激變換器26-27
• 2.1.4 系統(tǒng)控制策略27-29
• 2.2 硬件參數(shù)設(shè)計29-37
• 2.2.1 原邊儲能電感設(shè)計30-31
• 2.2.2 功率器件選擇31-32
• 2.2.3 變壓器設(shè)計32-33
• 2.2.4 反激輸入電容設(shè)計33-34
• 2.2.5 反激輸出電容設(shè)計34-35
• 2.2.6 濾波器設(shè)計35-37
• 2.3 漏感能量吸收方法37-43
• 2.3.1 RCD 吸收電路參數(shù)設(shè)計37-38
• 2.3.2 有源鉗位吸收電路電路設(shè)計38-42
• 2.3.3 開關(guān)管驅(qū)動設(shè)計42-43
• 2.4 損耗分析43-46
• 2.4.1 反激開關(guān)管損耗43-44
• 2.4.2 全橋開關(guān)管和整流二極管損耗44
• 2.4.3 變壓器損耗44-45
• 2.4.4 總損耗分析45-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 第三章 并網(wǎng)電流控制47-65
• 3.1 電流環(huán)建模47-51
• 3.1.1 DCM 反激變換器建模47-51
• 3.1.2 電流環(huán)建模51
• 3.2 比例諧振控制器51-56
• 3.2.1 帶諧波補償?shù)臏手C振控制器51-54
• 3.2.2 比例諧振控制對抗電網(wǎng)擾動54
• 3.2.3 比例諧振控制器的數(shù)字實現(xiàn)方法54-55
• 3.2.4 比例諧振控制器設(shè)計55-56
• 3.3 并網(wǎng)電流波形優(yōu)化56-60
• 3.3.1 直流分量的抑制56-58
• 3.3.2 電網(wǎng)諧波對入網(wǎng)電流的影響58-60
• 3.3.3 過零點畸變原因分析60
• 3.4 并網(wǎng)實驗60-64
• 3.4.1 并網(wǎng)電流測試60-63
• 3.4.2 逆變器效率測試63-64
• 3.5 本章小結(jié)64-65
• 第四章 光伏系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計65-79
• 4.1 太陽能電池的最大功率控制技術(shù)65-70
• 4.1.1 光伏電池特性65-66
• 4.1.2 最大功率跟蹤技術(shù)66-68
• 4.1.3 直流側(cè)電流采樣方法68-70
• 4.2 單級式并網(wǎng)逆變器 MPPT 直流母線電壓崩潰問題研究70-73
• 4.2.1 直流母線電壓崩潰現(xiàn)象70-71
• 4.2.2 現(xiàn)有的避免直流母線電壓崩潰的方法71-72
• 4.2.3 改進的擾動觀察法72-73
• 4.3 提高并網(wǎng)逆變器歐洲效率的研究73-78
• 4.3.1 歐洲效率的定義73-74
• 4.3.2 跳周期控制方法的原理74
• 4.3.3 脈沖功率的選擇74-75
• 4.3.4 直流母線電壓范圍確定75-77
• 4.3.5 仿真結(jié)果77-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 第五章 軟件設(shè)計79-92
• 5.1 單相鎖相方法比較79-88
• 5.1.1 過零鑒相79-80
• 5.1.2 正弦型乘法器鑒相80-83
• 5.1.3 應(yīng)用 DQ 變換鑒相83-85
• 5.1.4 參數(shù)設(shè)計和實驗85-88
• 5.2 28035 介紹和軟件流程設(shè)計88-91
• 5.2.1 DSP 控制器資源分配88-90
• 5.2.2 軟件設(shè)計90-91
• 5.3 本章小結(jié)91-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-93
• 6.1 全文工作總結(jié)92
• 6.2 后續(xù)工作展望92-93
• 參考文獻93-98
• 致謝98-99
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文及參與完成的項目99

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

MIC系統(tǒng)的研究    郝曉飛

基于改進MPPT算法的單級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)    劉樹,劉建政,趙爭鳴,王健,吳理博,袁立強

驅(qū)動高壓浮動MOSFET的自舉電容設(shè)計    劉桂英;成葉琴;周琴;

世界可再生能源的發(fā)展與我國的政策取向    徐冬青;

單級式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的最大功率點跟蹤算法穩(wěn)定性研究    吳理博;趙爭鳴;劉建政;王健;劉樹;

寬變頻（360～800Hz）輸入下功率因數(shù)校正關(guān)鍵技術(shù)的研究    王少永

基于DSP的逆變器離散脈沖調(diào)制技術(shù)研究    葉楠

小型化航空靜止變流器的研究    趙志英

基于內(nèi)模原理的逆變器波形控制技術(shù)研究    周亮

并網(wǎng)逆變器電流控制技術(shù)的研究    徐志英

一種基于動態(tài)掃描的除硫式光伏發(fā)電充放電控制器    王克權(quán);滕道祥;李富強;

一種用于電動汽車的多重軟開關(guān)雙向DC/DC變換器    王明渝;鄧湘鄂;馬偉;俞鵬;

電力參數(shù)測量誤差分析及改進方案的實現(xiàn)    莊榮華,于海生

基于端口受控哈密頓方法的Buck-Boost變換器控制    王勇;于海生;

基于GA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電池MPPT研究    姚雪梅;夏東偉;李建;

三相PWM整流器的狀態(tài)誤差PCH控制與仿真研究    臧元強;于海生;

光伏陣列太陽能殺蟲燈控制方法    郭湘君;秦曼華;

并行串級控制系統(tǒng)及其性能分析    汪曉弘;

基于仿真模型的太陽能光伏電池陣列特性的分析    周德佳;趙爭鳴;吳理博;袁立強;孫曉瑛;

基于同步矢量電流比例-積分控制器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)    周德佳;趙爭鳴;袁立強;馮博;趙志強;

環(huán)境保護中高壓脈沖等離子體技術(shù)的應(yīng)用    謝瑞;劉軍;李武華;何湘寧;

一種基于dp/dv=0的最大功率跟蹤控制策略    榮延澤;劉士榮;毛軍科;李松峰;

光伏發(fā)電最大功率跟蹤控制方法的研究    李星辰;王琳;

基于PSIM9.0的單相光伏逆變系統(tǒng)的仿真研究    孫冰;白樹忠;鄭世松;

光伏并網(wǎng)給定電流幅值偏移的孤島檢測方法    鄭世松;孫冰;王玉斌;

PLC控制的氣動控制元件在條并卷聯(lián)合機上的應(yīng)用    王曉松;

濾波在強震記錄處理中的應(yīng)用探討    周寶峰;溫瑞智;楊永強;謝禮立;

含蓄電池儲能的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真    董旭柱;雷金勇;饒宏;黃曉東;劉怡;李鵬;

基于DSP的配電綜合測控儀設(shè)計與實現(xiàn)    吳新綱;胡新明;劉建;張運飛;

基于線電流解耦算法的三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)    譚甲凡;

GPS/SINS超緊密組合導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究    張濤

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

考慮分布式發(fā)電的配電網(wǎng)綜合負荷建模方法研究    錢軍

類菱形車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究與分析    查云飛

我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)投資風(fēng)險及決策研究    朱震宇

基于并網(wǎng)逆變器電能質(zhì)量與變換效率的若干關(guān)鍵技術(shù)研究    楊波

LCC-SPRC高壓高頻大功率電除塵電源的理論分析與功率參數(shù)設(shè)計    劉軍

中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)融資問題研究    張伯松

六相永磁同步電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究    朱建光

基于軟開關(guān)PWM技術(shù)的光伏逆變器的研究與設(shè)計    曹建

用于礦燈充電的獨立光伏系統(tǒng)研究    毛娟

太陽能光伏發(fā)電單相并網(wǎng)逆變器研究    李本元

虛擬倒立擺系統(tǒng)的控制研究    鄭洪波

太陽能輔助熱泵多功能復(fù)合機的電氣化改進及其控制    馬秋環(huán)

基于ARM的SVG型低壓無功補償控制器的研究    張永臣

太陽能LED照明系統(tǒng)控制器的設(shè)計    杜守增

電流型Z源逆變器主電路控制策略研究    翟清震

基于運動控制的虛擬樣機技術(shù)的研究    楊列坤

智能控制算法在倒立擺系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    檀庭躍

局部陰影條件下光伏模組特性的建模與分析    劉邦銀;段善旭;康勇;

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)(1) 光伏發(fā)電與光伏發(fā)電系統(tǒng)    馬勝紅;陸虎俞;

計及旁路二極管效應(yīng)的太陽能模組性能評估    徐青山;卞海紅;高山;雪田和人;一柳勝宏;

被部分遮擋的串聯(lián)光伏組件輸出特性    翟載騰;程曉舫;丁金磊;查珺;

太陽能光伏發(fā)電概述及發(fā)展前景    馬寧;

單級式光伏并網(wǎng)微型逆變器研究    黃紅橋

中國能源結(jié)構(gòu)及利用問題研究    班瑞鳳;魏曉平;

波形畸變系統(tǒng)電平衡參數(shù)的測量    于海生,閻學(xué)為

用于太陽能照明系統(tǒng)的智能控制器    吳理博,趙爭鳴,劉建政

地緣政治視角下的能源安全——以美國全球能源安全戰(zhàn)略為例    任娜;孫暖;

高壓浮動MOSFET柵極驅(qū)動技術(shù)    李正中,孫德剛

建筑物用光伏集成系統(tǒng)在中國應(yīng)用的前景    由世俊,婁承芝,華君,王榮光,涂光備,呂燦仁,楊洪興

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究及實現(xiàn)    王飛;余世杰;蘇建徽;沈玉梁;汪海寧;

可持續(xù)發(fā)展:中國面臨的困境及解決途徑    徐冬青;

巴特沃斯低通濾波器的簡化快速設(shè)計    陳思

準同步采樣及其在非正弦功率測量中的應(yīng)用    戴先中

基于狀態(tài)空間理論的PWM逆變電源控制技術(shù)研究    彭力

9KVA 組合式三相逆變器的研制    陳敏

瞬時值控制逆變器技術(shù)研究    陳東華

基于重復(fù)控制技術(shù)的數(shù)字式逆變電源的研究    游志青

反激變換器的應(yīng)用研究    胡江毅

基于DSP的在線式UPS數(shù)字化控制技術(shù)    許道飛

基于實時諧波分析的逆變器波形控制技術(shù)研究    仇志凌

400Hz模塊化逆變器研制    孟憲會

數(shù)字控制信號電源研究與實現(xiàn)    鄒曙

SPWM逆變器控制技術(shù)研究    何中一

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)DC/DC變換器的研究    步宏飛