高效率非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】：太陽能作為資源豐富、分布廣泛的一種清潔能源，是目前新能源發(fā)展的主要方向之一。目前光伏發(fā)電主要為并網(wǎng)應用。應用單極性SPWM調(diào)制策略的單級式非隔離并網(wǎng)逆變器由于諸多優(yōu)點成為高效率光伏并網(wǎng)逆變器的首選。非隔離帶來的漏電流問題是光伏并網(wǎng)逆變器研究的熱點問題。研究高效率低漏電流的非隔離型并網(wǎng)逆變器極具研究意義和實用價值。 課題組基于H5專利拓撲提出一種新的拓撲方案，簡稱oH5。新拓撲更改了漏電流的抑制途徑，理論上完全消除了高頻漏電流；同時拓撲的變化引起器件應力發(fā)生變化，減小了器件損耗，進一步提高了變換器效率。采用一種改進的單極性SPWM調(diào)制策略，實現(xiàn)了進網(wǎng)電流功率因數(shù)可調(diào)，且引入無功回路的同時并不影響變換器單位功率因數(shù)工作時的效率。 逆變器采用LCL濾波器并網(wǎng)。結合理論計算與工程經(jīng)驗給出了LCL參數(shù)的設計準則及詳細流程。為了在消除LCL濾波器帶來的諧振問題的同時不影響變換器的效率，本文采用有源阻尼方案。提出了一種四極點配置的進網(wǎng)電流控制策略，通過配置諧振頻率處的共軛極點阻尼系數(shù)實現(xiàn)了有源阻尼，同時配置基波頻率處共軛極點為準諧振形式實現(xiàn)基波頻率開環(huán)高增益。 對一種高精度的鎖相環(huán)方案以及基于該鎖相環(huán)的無盲區(qū)孤島檢測策略進行了深入研究。分析了一種基于電導增量法的太陽能電池最大功率點跟蹤方案。在此基礎上，設計了一臺非隔離光伏并網(wǎng)逆變器。仿真和實驗結果共同驗證了拓撲原理及控制技術理論研究的正確性。 【關鍵詞】：光伏逆變器 非隔離 電路拓撲 控制策略 漏電流 oH5拓撲 LCL濾波器
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 課題背景13-14
• 1.2 全橋型拓撲漏電流分析模型14-16
• 1.3 高效率低漏電流常見拓撲介紹16-21
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容21-22
• 第二章 應用于光伏并網(wǎng)的改進型 H5 逆變器22-36
• 2.1 改進型 H5 逆變器工作原理22-26
• 2.1.1 進網(wǎng)電流單位功率因數(shù)時電路工作模態(tài)23-25
• 2.1.2 進網(wǎng)電流非單位功率因數(shù)時電路工作模態(tài)25-26
• 2.2 電路參數(shù)計算26-31
• 2.2.1 LCL 濾波器參數(shù)設計26-29
• 2.2.2 器件應力計算29-31
• 2.3 損耗分析31-34
• 2.4 電路開環(huán)仿真34-36
• 第三章 oH5 逆變器并網(wǎng)控制方案研究36-55
• 3.1 控制要求與控制框圖36-37
• 3.2 系統(tǒng)進網(wǎng)電流四極點配置方案37-41
• 3.2.1 四極點配置方案設計37-39
• 3.2.2 電流環(huán)控制參數(shù)設計39-40
• 3.2.3 電網(wǎng)電壓前饋設計40-41
• 3.3 鎖相環(huán)及孤島檢測方案設計41-48
• 3.3.1 鎖相環(huán)方案設計41-46
• 3.3.2 孤島檢測方案設計46-48
• 3.4 太陽能電池板最大功率點跟蹤(MPPT)方案設計48-50
• 3.5 并網(wǎng)控制方案仿真50-55
• 3.5.1 進網(wǎng)電流控制方案仿真50-52
• 3.5.2 鎖相環(huán)與孤島檢測方案仿真52-53
• 3.5.3 電池板最大功率點跟蹤(MPPT)方案仿真53-55
• 第四章 5kW 非隔離光伏并網(wǎng)逆變器設計55-69
• 4.1 主功率電路設計55-61
• 4.1.1 功率器件選取55-57
• 4.1.2 電感設計57-60
• 4.1.3 其它參數(shù)設計60-61
• 4.2 控制電路設計61-64
• 4.2.1 調(diào)理電路設計61-62
• 4.2.2 驅(qū)動電路設計62-63
• 4.2.3 輔助電源設計63-64
• 4.2.4 硬件系統(tǒng)框圖64
• 4.3 軟件程序設計64-65
• 4.4 實驗與數(shù)據(jù)分析65-69
• 4.4.1 逆變器工作波形65-68
• 4.4.2 變換器效率分析68-69
• 第五章 總結與展望69-70
• 5.1 全文工作總結69
• 5.2 工作展望69-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-75
• 在學期間發(fā)表的學術論文75

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