應(yīng)用于交流光伏模塊系統(tǒng)的高頻鏈反激單相逆變器的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：近年來,隨著化石燃料的產(chǎn)量下降,國際上對(duì)開拓可再生能源的興趣日益增長。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮芎统毕艿饶茉葱问蕉伎梢詾槿祟愃谩Ｆ渲刑柲芤云滟Y源豐富、分布廣泛、可再生以及無污染等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用,尤其是太陽能光伏發(fā)電技術(shù)最快。太陽能光伏發(fā)電是一種將太陽輻射能通過光伏效應(yīng),經(jīng)太陽能電池直接轉(zhuǎn)換為電能的新型發(fā)電技術(shù)。光伏逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要研究對(duì)象,近幾年隨著光伏發(fā)電的發(fā)展,廣泛受到學(xué)者的關(guān)注。 光伏逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多種多樣,過去主要是集中式逆變器,目前應(yīng)用較多的是串聯(lián)式逆變器和多組串聯(lián)式逆變器。交流光伏模塊技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)。在這種系統(tǒng)中,光伏模塊與逆變器集成在一起,形成一個(gè)交流光伏模塊,將所有模塊輸出并聯(lián)在一起接入電網(wǎng)。這樣消除了傳統(tǒng)逆變器中逆變器和光伏模塊不匹配而造成的功率損失。 本文以實(shí)際項(xiàng)目為依托,基于交流光伏模塊技術(shù),詳細(xì)的給出了200W單相光伏并網(wǎng)逆變器的研制過程。論文的主要工作如下： (1)總結(jié)了光伏發(fā)電背景和現(xiàn)狀,詳細(xì)的分析了光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn),以及光伏發(fā)電系統(tǒng)研發(fā)過程中的常見問題,為本課題研究的方向找到了突破點(diǎn)。 (2)根據(jù)本課題設(shè)計(jì)要求,結(jié)合現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),本文研究了應(yīng)用于交流光伏模塊系統(tǒng)的單相高頻反激并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),采用多級(jí)脈沖序列控制技術(shù)和峰值電流控制技術(shù)相結(jié)合的控制策略。并詳細(xì)的給出了工作原理和狀態(tài)分析。 (3)針對(duì)光伏電池特性和電路等效模型,分析了最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)的原理,并對(duì)幾種常用的最大功率點(diǎn)跟蹤算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。本文研究了基于功率平衡原理的MPPT算法,實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)的快速跟蹤。 (4)應(yīng)用MATLAB仿真軟件設(shè)計(jì)了基于多級(jí)脈沖序列控制和峰值電流控制下單相高頻反激并網(wǎng)逆變器的仿真模型,通過對(duì)比分析負(fù)載和并網(wǎng)仿真結(jié)果,驗(yàn)證了該拓?fù)涞目尚行?為逆變器設(shè)計(jì)時(shí)器件的選型提供了參考。 (5)詳細(xì)的給出了功率開關(guān)管、反激變壓器、LC濾波器、DSP控制器、采樣電路、開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路等硬件電路的設(shè)計(jì),以及基于DSP的多級(jí)脈沖序列控制和峰值電流控制的軟件設(shè)計(jì)。 (6)結(jié)合200w光伏逆變器實(shí)驗(yàn)樣機(jī),設(shè)計(jì)了獨(dú)立運(yùn)行實(shí)驗(yàn),給出了實(shí)驗(yàn)波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：主電路參數(shù)設(shè)計(jì)合理,成功實(shí)現(xiàn)了直流低電壓到電網(wǎng)電壓的轉(zhuǎn)換,系統(tǒng)效率高,逆變器工作穩(wěn)定可靠。 【關(guān)鍵詞】：交流光伏模塊 多級(jí)脈沖序列控制 峰值電流控制 反激變換器
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 光伏發(fā)電的背景及意義14-15
• 1.1.1 光伏發(fā)電的必要性14
• 1.1.2 光伏發(fā)電的優(yōu)勢及存在的問題14-15
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類以及構(gòu)成15-17
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成15-16
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類16-17
• 1.3 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及并網(wǎng)光伏常見問題17-19
• 1.3.1 國外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀17
• 1.3.2 國內(nèi)光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常見問題18-19
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容19-22
• 1.4.1 課題主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4.2 本論文的主要工作20-22
• 第二章 應(yīng)用單相交流光伏模塊系統(tǒng)的高頻反激逆變器研究22-36
• 2.1 交流光伏模塊系統(tǒng)的現(xiàn)狀22-23
• 2.1.1 概述22
• 2.1.2 交流光伏模塊系統(tǒng)常見問題22-23
• 2.2 常見單相交流光伏模塊逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)23-26
• 2.2.1 按功率變換級(jí)數(shù)分類的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)23-25
• 2.2.2 按變壓器分類的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)25-26
• 2.3 基于BOOST電路和高頻反激逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理26-29
• 2.3.1 逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26-27
• 2.3.2 逆變器的工作原理及狀態(tài)27-29
• 2.4 高頻反激逆變器控制策略的研究29-33
• 2.4.1 BOOST電路的多級(jí)脈沖序列控制原理29-31
• 2.4.2 反激逆變電路的峰值電流控制31-32
• 2.4.3 功率耦合的改善32-33
• 本章小結(jié)33-36
• 第三章 光伏電池的MPPT控制算法的研究36-46
• 3.1 光伏電池概述36
• 3.2 光伏電池的特性36-39
• 3.2.1 光伏電池工作原理36-37
• 3.2.2 光伏電池等效模型37-38
• 3.2.3 光伏電池特性38-39
• 3.3 光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤方法39-41
• 3.3.1 MPPT控制基本工作原理39-40
• 3.3.2 現(xiàn)代MPPT常用方法40-41
• 3.4 基于高頻反激逆變器的MPPT控制方法41-45
• 3.4.1 最大功率跟蹤中BOOST變換器工作狀態(tài)分析41-42
• 3.4.2 基于高頻反激逆變器的MPPT工作原理42-44
• 3.4.3 高頻反激逆變器MPPT控制方法優(yōu)缺點(diǎn)44-45
• 本章小結(jié)45-46
• 第四章 系統(tǒng)的MATLAB仿真46-56
• 4.1 MATLAB簡介46
• 4.2 高頻反激逆變器系統(tǒng)的MATLAB仿真46-54
• 4.2.1 系統(tǒng)開環(huán)仿真模型的建立46-48
• 4.2.2 電路參數(shù)及仿真環(huán)境的設(shè)置48-49
• 4.2.3 系統(tǒng)開環(huán)仿真結(jié)果及分析49-54
• 本章小結(jié)54-56
• 第五章 系統(tǒng)的軟硬件電路設(shè)計(jì)56-66
• 5.1 逆變器主電路硬件設(shè)計(jì)56-62
• 5.1.1 高頻反激逆變器整體架構(gòu)分析56
• 5.1.2 高頻反激逆變器主電路設(shè)計(jì)56-59
• 5.1.3 高頻反激逆變器控制電路設(shè)計(jì)59-62
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)62-65
• 5.2.1 DSP軟件開發(fā)環(huán)境簡介62-63
• 5.2.2 主程序工作流程設(shè)計(jì)63
• 5.2.3 多級(jí)脈沖序列控制的軟件設(shè)計(jì)63-64
• 5.2.4 峰值電流控制的軟件設(shè)計(jì)64-65
• 本章小結(jié)65-66
• 第六章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析66-70
• 總結(jié)與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與項(xiàng)目78-79
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情祝表79

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新能源光伏產(chǎn)業(yè)的示范效應(yīng)分析與發(fā)展對(duì)策——以保定英利新能源有限公司為例    王軍;陳龍珠;崔秀麗;張國鋒;

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低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的成員——太陽能光伏技術(shù)    邵文青;

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國產(chǎn)裝備托起光伏產(chǎn)業(yè)    本報(bào)記者 左丹

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中國光伏產(chǎn)業(yè)亟待走出掙小錢窘境    記者 胡亮

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錦州光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)喜人態(tài)勢    本報(bào)記者 張繼鋒

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

光伏產(chǎn)業(yè)國際競爭力研究    陳曉燕

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