低成本小功率光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】： 光伏發(fā)電是新能源發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分,而小功率的獨(dú)立組件式結(jié)構(gòu)是光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),但其得到廣泛應(yīng)用的主要障礙是其相對(duì)較高的變換器損耗和系統(tǒng)成本。本文以反激型電流源并網(wǎng)逆變器作為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行損耗分析與優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)研究了適用于小功率場(chǎng)合的MPPT控制技術(shù)。 由于反激型電流源光伏并網(wǎng)逆變器具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、高頻變壓器隔離、控制簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn),本文在電流源高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)用于并網(wǎng)的反激型電流源逆變器進(jìn)行了模態(tài)分析,給出了各模態(tài)下的電壓、電流表達(dá)式;通過(guò)建立變換器中各功率器件與變壓器的損耗模型進(jìn)行了損耗分析;針對(duì)其變壓器匝比與逆變器損耗的關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):不同匝比直接導(dǎo)致變壓器原副邊器件電壓、電流應(yīng)力的不同,影響到開關(guān)器件的選擇,同時(shí)變壓器本身效率也受到匝比的影響。本文在分析和優(yōu)化的基礎(chǔ)上,詳細(xì)設(shè)計(jì)了逆變器功率電路與控制電路,也針對(duì)采用不同匝比變壓器的逆變器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了理論分析的正確性。 針對(duì)適用于小功率場(chǎng)合的最大功率點(diǎn)跟蹤方法,本文對(duì)二極管模擬太陽(yáng)能電池的MPPT技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)建立太陽(yáng)能電池的數(shù)學(xué)模型和對(duì)現(xiàn)今常用MPPT技術(shù)的分析,得出恒定電壓法雖然具有簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn),但是其控制精度較差,特別是溫度變化對(duì)其有較大的影響。本文在對(duì)恒定電壓法進(jìn)行驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,利用二極管與太陽(yáng)能電池溫度特性近似的原理,通過(guò)采樣普通二極管正向壓降來(lái)提供MPPT基準(zhǔn),在無(wú)需傳感器、成本低廉、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)的情況下達(dá)到更佳的MPPT效果。同時(shí)將其應(yīng)用于反激型電流源光伏并網(wǎng)逆變器中,給出了MPPT的控制電路。 針對(duì)160W反激型電流源光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明該低成本、小功率逆變器能夠很好的實(shí)現(xiàn)MPPT功能、達(dá)到較高的效率和產(chǎn)生高質(zhì)量的進(jìn)網(wǎng)電流。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 交流模塊 低成本 小功率 反激型電流源逆變器 損耗分析 優(yōu)化設(shè)計(jì) 最大功率點(diǎn)跟蹤 太陽(yáng)能電池 溫度特性 二極管
【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】：2010
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 圖清單9-12
• 表清單12-13
• 注釋表13-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)及其發(fā)展15-18
• 1.1.1 能源危機(jī)與光伏發(fā)電系統(tǒng)15-16
• 1.1.2 光伏發(fā)電的發(fā)展歷程16-17
• 1.1.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展17-18
• 1.2 AC-module 與拓?fù)浞治?/span>18-23
• 1.2.1 BIPV 與AC-module18-19
• 1.2.2 AC-module 的發(fā)展19
• 1.2.3 AC-module 拓?fù)浞治?/span>19-23
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 電流源高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)25-36
• 2.1 電流源高頻環(huán)節(jié)逆變器25-31
• 2.1.1 電流源高頻環(huán)節(jié)逆變器電路結(jié)構(gòu)與拓?fù)渥?/span>25-26
• 2.1.2 電流源高頻環(huán)節(jié)逆變器工作原理與穩(wěn)態(tài)特性26-31
• 2.2 反激型電流源并網(wǎng)逆變器工作原理31-35
• 2.2.1 反激型電流源并網(wǎng)逆變器控制策略31-32
• 2.2.2 反激型電流源并網(wǎng)逆變器電路分析32-35
• 2.3 小結(jié)35-36
• 第三章 反激型電流源并網(wǎng)逆變器優(yōu)化設(shè)計(jì)36-60
• 3.1 反激型電流源并網(wǎng)逆變器損耗分析36-46
• 3.1.1 輸入功率與反激變壓器激磁電感36-37
• 3.1.2 功率器件的電壓和電流應(yīng)力37-39
• 3.1.3 逆變器損耗分析與計(jì)算39-43
• 3.1.4 逆變器優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析43-46
• 3.2 反激型電流源并網(wǎng)逆變器功率電路參數(shù)設(shè)計(jì)46-53
• 3.2.1 逆變器輸入電容的選取46-47
• 3.2.2 反激變壓器設(shè)計(jì)47-50
• 3.2.3 濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)50-53
• 3.3 反激型電流源并網(wǎng)逆變器控制電路設(shè)計(jì)53-57
• 3.3.1 啟動(dòng)與并網(wǎng)繼電器控制電路54
• 3.3.2 三角波發(fā)生電路54
• 3.3.3 采樣電路54-55
• 3.3.4 乘法器電路55
• 3.3.5 絕對(duì)值電路55-56
• 3.3.6 載波交截電路56
• 3.3.7 隔離驅(qū)動(dòng)電路56-57
• 3.3.8 輔助電源電路57
• 3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果57-59
• 3.5 小結(jié)59-60
• 第四章 利用二極管模擬太陽(yáng)能電池的MPPT 方法60-75
• 4.1 太陽(yáng)能電池模塊特性60-64
• 4.1.1 太陽(yáng)能電池?cái)?shù)學(xué)模型60-61
• 4.1.2 光強(qiáng)和溫度變化對(duì)太陽(yáng)能電池特性的影響61-64
• 4.2 利用二極管模擬太陽(yáng)能電池的MPPT 控制方法64-74
• 4.2.1 常用MPPT 方法分析65-68
• 4.2.2 利用二極管模擬太陽(yáng)能電池的MPPT 原理68-72
• 4.2.3 MPPT 控制電路設(shè)計(jì)72-74
• 4.3 小結(jié)74-75
• 第五章 光伏并網(wǎng)逆變器仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果75-83
• 5.1 反激型電流源光伏并網(wǎng)逆變器仿真研究75-78
• 5.1.1 太陽(yáng)能電池仿真模型75-76
• 5.1.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真研究76-78
• 5.2 反激型電流源光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)與分析78-82
• 5.2.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)78-79
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析79-82
• 5.3 小結(jié)82-83
• 第六章 總結(jié)與展望83-84
• 6.1 全文工作總結(jié)83
• 6.2 進(jìn)一步工作展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 致謝87-88
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文88

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