基于多電平技術(shù)的無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：在能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)重的今天,太陽(yáng)能以其無(wú)污染、無(wú)噪音、分布廣泛等優(yōu)勢(shì)越來越受到人們的關(guān)注。目前大多數(shù)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)都含有隔離變壓器,而隔離變壓器較大的損耗無(wú)疑降低了整個(gè)系統(tǒng)的效率,并且變壓器體積較大,造價(jià)較高。因此無(wú)隔離變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一。但是由于移除了隔離變壓器,無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)存在著漏電電流問題。 本文研究了一種基于混合箝位型多電平無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅解決了無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)中的漏電電流問題,而且由于其采用的是三電平逆變器,因此諧波較少,對(duì)濾波設(shè)備要求較低,從而進(jìn)一步減小了系統(tǒng)的損耗,降低了系統(tǒng)的造價(jià),提高了系統(tǒng)的整體效率。與二極管箝位型光伏發(fā)電系統(tǒng)相比,本文研究的混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng)易于解決直流側(cè)電容電壓不平衡問題,大大降低了控制策略的復(fù)雜性,有利于電平級(jí)數(shù)的擴(kuò)展。 本文第一章介紹了太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,介紹了課題的研究背景和意義,第二章對(duì)目前國(guó)際上應(yīng)用于無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從理論上進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較,并研究基于混合箝位型無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)這種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 第三章詳細(xì)分析了漏電電流產(chǎn)生的原因和影響漏電電流的各種因素,并采用公式法和等效電路法從理論上對(duì)本文研究的混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng)漏電電流問題進(jìn)行分析,兩種方法都從理論上證明了混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng)總共模電壓是恒定值,因此不存在漏電電流問題。 第四章設(shè)計(jì)并研制了5kVA混合箝位型三電平光伏逆變電源樣機(jī)。樣機(jī)在獨(dú)立運(yùn)行時(shí)采用LC濾波方式,并網(wǎng)時(shí)采用LCL濾波方式,并選取和設(shè)計(jì)了合適的濾波參數(shù)。研制了以TI公司的TMS320LF2812DSP為控制芯片的主控板,以三菱公司的M57959L芯片為驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)板,以及檢測(cè)電路、過流保護(hù)、驅(qū)動(dòng)保護(hù)和高溫保護(hù)等保護(hù)電路。 隨后介紹了DSP軟件開發(fā)環(huán)境,詳細(xì)分析了載波移相PWM調(diào)制子程序的設(shè)計(jì)和主程序的編寫并給出程序流程圖,介紹了電壓電流雙閉環(huán)控制策略的原理和設(shè)計(jì),并總結(jié)了編程的注意事項(xiàng)。 進(jìn)行了基于MATLAB/SIMUlink混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真,模擬了載波移相法控制策略,采用電壓電流雙閉環(huán)構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng),仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。并在仿真的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并安裝運(yùn)行了5kVA混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng),并給出實(shí)驗(yàn)波形。 【關(guān)鍵詞】：漏電電流 多電平技術(shù) 無(wú)隔離變壓器 光伏發(fā)電系統(tǒng)
【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)】：TM615
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 緒論14-23
• 1.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況14-17
• 1.1.1 開發(fā)利用太陽(yáng)能的重要意義14-15
• 1.1.2 太陽(yáng)能發(fā)電的特點(diǎn)15-16
• 1.1.3 我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展16-17
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成、原理與分類17-20
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成與原理17-18
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類18-20
• 1.3 本課題的研究背景、選題意義及主要工作20-23
• 1.3.1 本課題的研究背景、選題意義20-21
• 1.3.2 本論文主要工作21-23
• 第二章 無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選取和設(shè)計(jì)23-32
• 2.1 無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)中各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)劣比較23-25
• 2.2 多電平變換器拓?fù)浜?jiǎn)介25-29
• 2.2.1 二極管箝位型多電平變換器26-27
• 2.2.2 飛跨電容型多電平變換器27-28
• 2.2.3 級(jí)聯(lián)型多電平變換器28-29
• 2.3 基于混合箝位型三電平無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于混合箝位型無(wú)隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)中漏電電流分析32-42
• 3.1 漏電電流產(chǎn)生的原因及影響因素32-33
• 3.2 基于混合箝位型無(wú)隔離光伏發(fā)電系統(tǒng)漏電電流理論分析33-39
• 3.2.1 漏電電流理論分析(公式法)33-35
• 3.2.2 漏電電流理論分析(等效電路法)35-39
• 3.3 基于混合箝位型無(wú)隔離光伏發(fā)電系統(tǒng)漏電電流仿真39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 基于混合箝位型三電平光伏逆變器的硬件設(shè)計(jì)42-57
• 4.1 主電路及濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)42-46
• 4.1.1 混合箝位型三電平光伏逆變器主電路硬件設(shè)計(jì)42-45
• 4.1.2 混合箝位型三電平光伏逆變器輸出濾波器的設(shè)計(jì)45-46
• 4.2 主控芯片及其外圍電路設(shè)計(jì)46-49
• 4.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)49-51
• 4.4 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)51-53
• 4.5 保護(hù)電路設(shè)計(jì)53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 基于混合箝位型三電平光伏逆變器軟件設(shè)計(jì)57-71
• 5.1 DSP軟件開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介57-58
• 5.2 載波移相PWM調(diào)制子程序設(shè)計(jì)分析58-63
• 5.2.1 載波調(diào)制PWM控制原理59-60
• 5.2.2 載波移相PWM調(diào)制DSP軟件的實(shí)現(xiàn)60-63
• 5.3 電壓電流雙閉環(huán)反饋控制策略63-67
• 5.4 主程序設(shè)計(jì)67-69
• 5.5 TMS320F2812的軟件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)69
• 5.6 本章小結(jié)69-71
• 第六章 仿真模型分析及試驗(yàn)樣機(jī)調(diào)試71-84
• 6.1 混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型分析71-78
• 6.1.1 混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的仿真模型分析71-77
• 6.1.2 混合箝位型三電平光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的仿真模型分析77-78
• 6.2 試驗(yàn)樣機(jī)的安裝與調(diào)試78-80
• 6.3 總結(jié)與展望80-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 致謝87-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與項(xiàng)目88-89
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表89

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單級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略    趙國(guó)強(qiáng);宋占魁;

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國(guó)內(nèi)首座太陽(yáng)能聚光光伏示范電站在我市建成    記者 任君

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單級(jí)式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的研究    焦在強(qiáng)

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基于雙頻變換器的單相光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    方堃