應(yīng)用于直流微網(wǎng)的Boost-Buck光伏接口單元研究

【摘要】：光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。有學(xué)者提出了分布式供電系統(tǒng)(微電網(wǎng))的概念，以解決因?yàn)槠湟詥螜C(jī)電源方式接入電網(wǎng)后，產(chǎn)生的控制困難、成本高等問題。隨著對(duì)分布式供電系統(tǒng)研究的不斷深入，分布式直流供電系統(tǒng)——即直流微網(wǎng)，得到了國際上眾多研究機(jī)構(gòu)的重視。作為微電網(wǎng)的一種組網(wǎng)方式，分布式直流供電系統(tǒng)具有能量變換環(huán)節(jié)少、系統(tǒng)效率高和控制方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也使包括光伏發(fā)電在內(nèi)的很多分布式電源有了新的減小成本、提高能源利用率的發(fā)展空間。 本文針對(duì)分布式直流供電系統(tǒng)，以光伏接口單元為目標(biāo)展開研究。在選擇光伏直直變換器拓?fù)鋾r(shí)，考慮簡單、高效以及寬的電壓輸入范圍的要求，選擇了Boost-Buck光伏接口變換器。該光伏接口變換器具有控制方式靈活、輸入輸出電壓同極性、輸入輸出電流脈動(dòng)小等特點(diǎn)。 首先對(duì)Boost-Buck光伏接口變換器各種工作模式進(jìn)行了分析，選擇了單管工作模式作為主要的工作模式。對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析，對(duì)主要元件參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 其次根據(jù)直流微網(wǎng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了變換器的總體控制方案；提出兩個(gè)開關(guān)管共用調(diào)節(jié)器的調(diào)制策略；結(jié)合光伏電池的模型和變換器的小信號(hào)模型，分別對(duì)兩種模式進(jìn)行穩(wěn)定性分析和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)兩模式各控制環(huán)路的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)及兩模式切換的平滑過渡。然后通過saber仿真驗(yàn)證了參數(shù)設(shè)計(jì)的正確性和所設(shè)計(jì)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的有效性。 最后根據(jù)所提出的研究目標(biāo)，結(jié)合拓?fù)浔旧硪约皩?duì)其控制技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)了一個(gè)采用數(shù)字控制的3kW光伏接口實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。給出了功率電路和控制電路的設(shè)計(jì)過程，并進(jìn)行了變換器的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了關(guān)于所用拓?fù)浜推淇刂萍夹g(shù)理論研究的正確性。 【關(guān)鍵詞】：Boost-Buck變換器 光伏接口 調(diào)制策略 數(shù)字控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 課題背景11
• 1.2 微網(wǎng)簡介11-13
• 1.3 光伏接口單元變換器拓?fù)溥x擇13-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 第二章 Boost-Buck 光伏接口變換器原理分析和參數(shù)設(shè)計(jì)15-24
• 2.1 Boost-Buck 變換器拓?fù)?/span>15
• 2.2 Boost-Buck 變換器工作方式選擇15-16
• 2.3 Boost-Buck 變換器單管工作模式分析16-17
• 2.4 Boost-Buck 變換器參數(shù)設(shè)計(jì)17-23
• 2.4.1 升壓電感17-18
• 2.4.2 濾波電感18-19
• 2.4.3 輸入輸出電容19-20
• 2.4.4 功率器件應(yīng)力20-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 Boost-Buck 光伏接口變換器控制回路設(shè)計(jì)與仿真24-42
• 3.1 總體控制方案24-25
• 3.2 調(diào)制策略研究25-26
• 3.3 光伏電池模型26-28
• 3.4 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)28-34
• 3.4.1 Boost-Buck 變換器小信號(hào)建模28-29
• 3.4.2 輸出電壓閉環(huán)29-31
• 3.4.3 光伏電壓閉環(huán)31-34
• 3.5 Boost-Buck 變換器仿真分析34-41
• 3.5.1 Boost-Buck 變換器開環(huán)仿真分析34-36
• 3.5.2 Boost-Buck 變換器閉環(huán)仿真分析36-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 3kWBoost-Buck 光伏接口變換器設(shè)計(jì)42-61
• 4.1 功率電路設(shè)計(jì)42-45
• 4.1.1 功率開關(guān)管的選取和計(jì)算42
• 4.1.2 功率二極管的選取42-43
• 4.1.3 升壓電感和濾波電感設(shè)計(jì)43-45
• 4.1.3.1. 升壓電感設(shè)計(jì)43-45
• 4.1.3.2. 濾波電感設(shè)計(jì)45
• 4.2 控制電路設(shè)計(jì)45-53
• 4.2.1 調(diào)理電路設(shè)計(jì)46-48
• 4.2.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)48-52
• 4.2.3 輔助電源設(shè)計(jì)52-53
• 4.2.4 硬件系統(tǒng)框圖53
• 4.3 數(shù)字控制程序設(shè)計(jì)53-55
• 4.4 實(shí)驗(yàn)波形與數(shù)據(jù)分析55-60
• 4.4.1 變換器工作波形55-58
• 4.4.2 變換器效率分析58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-62
• 5.1 全文工作總結(jié)61
• 5.2 進(jìn)一步工作展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 致謝65-67
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

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