高頻隔離式光伏并網(wǎng)逆變器的研制

【摘要】： 當(dāng)前社會(huì)的快速發(fā)展伴隨著極大的能源消耗,能源和環(huán)境問題已經(jīng)日益突出。人類文明的高度發(fā)展與地球生存環(huán)境的快速惡化已經(jīng)形成一對(duì)十分突出的矛盾,開發(fā)利用清潔的可再生能源已經(jīng)勢(shì)在必行。太陽(yáng)能是當(dāng)前世界上最清潔同時(shí)具有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一,世界各國(guó)都在積極發(fā)展太陽(yáng)能。光伏發(fā)電是太陽(yáng)能利用的主要形式。并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)是當(dāng)今世界光伏發(fā)電的主要發(fā)展方向,是光伏技術(shù)步入大規(guī)模發(fā)電階段、成為電力工業(yè)組成部分之一的重大技術(shù)步驟。逆變器是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié),工頻隔離并網(wǎng)逆變器存在音頻噪音大、體積大且笨重等缺點(diǎn)。本論文在此背景下,對(duì)高頻隔離并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了較為深入的研究。以3.5KW單相高頻隔離并網(wǎng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)系統(tǒng)的拓?fù)溥x擇、參數(shù)計(jì)算、濾波器設(shè)計(jì)、控制策略、最大功率點(diǎn)跟蹤以及孤島保護(hù)等作了詳細(xì)分析和研究,主要內(nèi)容有: 1)介紹并比較了高頻隔離式并網(wǎng)逆變器中常用的DC/DC拓?fù)?闡述了選擇高頻隔離CUK變換器作為本系統(tǒng)DC/DC部分拓?fù)涞暮侠硇?。?jiǎn)要介紹了整個(gè)高頻隔離光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。 2)對(duì)高頻隔離CUK電路的工作原理和電路的各個(gè)工作狀態(tài)進(jìn)行了理論分析,推導(dǎo)了電路中的各關(guān)系式,完成了對(duì)高頻隔離CUK電路拓?fù)浜透哳l隔離變壓器的參數(shù)計(jì)算。介紹了高頻隔離CUK電路的控制方法,完成了對(duì)高頻隔離CUK變換器控制電路的設(shè)計(jì)。 3)對(duì)單相逆變橋電路的主電路、控制電路和輸出濾波器進(jìn)行了設(shè)計(jì),并介紹了單相逆變橋?qū)敵鲭娏鲗?shí)現(xiàn)與電網(wǎng)電壓同頻同相的控制方法。對(duì)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池輸出功率和逆變器輸出功率解耦的電容進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 4)逆變器的軟件設(shè)計(jì),包括MPPT和孤島保護(hù)的軟件實(shí)現(xiàn) 該系統(tǒng)通過加入高頻磁鏈環(huán)節(jié),先通過高頻隔離CUK變換器將太陽(yáng)電池的直流電升壓或者降壓轉(zhuǎn)化為滿足并網(wǎng)要求的直流電壓,然后通過橋式逆變電路逆變后,經(jīng)低通濾波器后直接和電網(wǎng)相連。此系統(tǒng)具有重量輕、體積小、成本低及電池陣列與電網(wǎng)隔離的優(yōu)點(diǎn)。因此研究高頻隔離式光伏并網(wǎng)逆變器具有一定的理論價(jià)值和工程實(shí)用價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：光伏逆變器 隔離式Cuk MPPT 電流型并網(wǎng) 孤島保護(hù)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致謝7-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 可在再生能源的利用的重要性和必然性13-14
• 1.2 國(guó)際上太陽(yáng)能發(fā)電的現(xiàn)狀及展望14-15
• 1.3 我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電的現(xiàn)狀及展望15-16
• 1.4 光伏發(fā)電的主要技術(shù)問題16-17
• 1.5 本文所作的工作17-18
• 第二章 高頻隔離光伏并網(wǎng)系統(tǒng)介紹18-24
• 2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介18-21
• 2.1.1 工頻隔離式并網(wǎng)逆變器介紹19
• 2.1.2 高頻隔離式并網(wǎng)逆變器介紹19
• 2.1.3 高頻隔離式并網(wǎng)逆變器中的DC/DC 拓?fù)渥?/span>19-21
• 2.2 高頻隔離光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的組成21-23
• 2.2.1 太陽(yáng)能電池板21
• 2.2.2 DC/DC 變換器21-22
• 2.2.3 功率解耦電容22
• 2.2.4 單相逆變橋22-23
• 2.2.5 Γ型LC 低通濾波器23
• 2.3 系統(tǒng)主電路圖23
• 本章小結(jié)23-24
• 第三章 Cuk 高頻隔離變換器的設(shè)計(jì)24-36
• 3.1 高頻隔離式 Cuk 電路拓?fù)?/span>24-25
• 3.2 高頻隔離式Cuk 電路的工作原理25-26
• 3.3 高頻隔離式Cuk 電路關(guān)系式推導(dǎo)26-27
• 3.4 電路拓?fù)涓鲄?shù)設(shè)計(jì)27-29
• 3.4.1 開關(guān)管27
• 3.4.2 二極管27-28
• 3.4.3 電感28-29
• 3.4.4 C_1、C_2 的選取29
• 3.4.5 輸出電容29
• 3.5 高頻變壓器設(shè)計(jì)29-33
• 3.5.1 高頻變壓器的磁芯選擇原則29-31
• 3.5.2 Cuk 電路隔離變壓器設(shè)計(jì)31-33
• 3.6 Cuk 控制電路的設(shè)計(jì)33-35
• 3.6.1 直流采樣電路34-35
• 3.6.2 驅(qū)動(dòng)電路35
• 本章小結(jié)35-36
• 第四章 單相逆變電路的設(shè)計(jì)36-43
• 4.1 單相逆變電路拓?fù)?/span>36
• 4.2 IGBT 逆變模塊的選擇36
• 4.3 功率解耦電容的設(shè)計(jì)36-38
• 4.4 交流輸出Γ型濾波器的設(shè)計(jì)38-39
• 4.5 單相逆變橋的控制電路設(shè)計(jì)39-42
• 4.5.1 DSP 外圍電路設(shè)計(jì)39-40
• 4.5.2 電流電壓采樣電路40-41
• 4.5.3 電網(wǎng)頻率捕獲電路41
• 4.5.4 過流保護(hù)電路41-42
• 4.5.5 驅(qū)動(dòng)電路42
• 本章小結(jié)42-43
• 第五章 高頻隔離并網(wǎng)逆變器的控制43-53
• 5.1 高頻隔離并網(wǎng)逆變器的整體控制策略框圖43-44
• 5.2 高頻隔離 CUK 電路的控制44-45
• 5.3 單相逆變橋的控制策略45-48
• 5.3.1 輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相的實(shí)現(xiàn)46
• 5.3.2 增量式PI 控制46-47
• 5.3.3 電網(wǎng)前饋環(huán)節(jié)的作用分析47-48
• 5.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)48-52
• 5.4.1 Freescale56F8036 DSP 介紹48
• 5.4.2 SPWM 波的軟件實(shí)現(xiàn)48-49
• 5.4.3 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)49-50
• 5.4.4 系統(tǒng)中斷子程序設(shè)計(jì)50-51
• 5.4.5 孤島保護(hù)的軟件設(shè)計(jì)51-52
• 本章小結(jié)52-53
• 第六章 仿真與總結(jié)展望53-55
• 6.1 系統(tǒng)仿真53-54
• 6.2 總結(jié)與展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 在讀期間發(fā)表的論文59-60

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小型獨(dú)立式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及MPPT控制研究    劉健康

200W便攜式離網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏逆變器設(shè)計(jì)    李艷梅

基于DSP的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究    張麗麗

光伏系統(tǒng)MPPT功率匹配法的研究    任彥霞

有移動(dòng)云陰影遮蔽的光伏陣列模型及MPPT算法研究    滕哲銘

離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)研究    齊發(fā)

光伏并網(wǎng)逆變器MPPT技術(shù)研究    孫園園

小型風(fēng)電系統(tǒng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化及最大功率跟蹤（MPPT）    劉凡

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT及并網(wǎng)控制研究    劉飛