单相非隔离型光伏并网逆变器的研究

【摘要】： 在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,新能源的开发与利用愈来愈受到重视。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一。其中江南体育在线直播观看 利用受到世界各国的普遍关注。而江南体育在线直播观看 并网发电是江南体育在线直播观看 利用的主要发展趋势,必将得到快速的发展。在并网型光伏发电系统中,逆变器是系统中最末一级或唯一一级能量变换装置,其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个并网型系统的性能和投资。按照不同的标准光伏并网逆变器的拓扑结构分为很多种,本文主要研究单相非隔离型光伏并网逆变器。 文章首先概述了光伏并网系统的发展情况并分析了当前国际金融危机对光伏产业的影响。其次,分析了当前国际市场上主要的光伏逆变器产品的特点,概括了光伏并网系统中光伏阵列的配置。随后,本文以单相全桥拓扑为模型分析了非隔离型并网系统在采用不同的PWM调制策略下的共模电流,指出了抑制共模电流需满足的条件。对于全桥和半桥拓扑,分析了不同的滤波方式对共模电流抑制的影响。总结了能够抑制共模电流的实用电路拓扑并提出了一种能够抑制共模电流的新拓扑。对不同拓扑的损耗情况在文章中进行了比较。 对于非隔离型并网系统中的逆变器易向电网注入直流分量的问题,首先分析了直流分量产生的原因及其导致变压器产生的直流偏磁饱和现象。在此基础上,总结了抑制直流分量的方法,指出了半桥拓扑能够抑制直流分量。对于并网电流的控制,工程上通常采用比例积分控制器,而比例积分控制器在理论上无法实现无静差控制,因此,本文对能够实现无静差控制的比例谐振控制器进行了简要分析。最后,在非隔离型1.5kW实验平台上对共模电流和直流分量的抑制方法进行了验证。 【关键词】：光伏并网 共模电压 共模电流 直流分量 比例谐振
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 致谢8-14
• 第一章 绪论14-25
• 1.1 课题研究的背景和意义14-16
• 1.2 光伏发电在国内外的发展现状16-22
• 1.2.1 光伏并网的发展情况及金融危机对光伏产业的影响16-17
• 1.2.2 国际光伏并网技术的发展17-19
• 1.2.3 国内外光伏并网逆变器产品的特点及发展趋势19-22
• 1.3 光伏并网逆变器的成本及效率问题22-23
• 1.4 论文的主要内容23-25
• 第二章 光伏并网系统的体系结构25-33
• 2.1 光伏阵列的配置25-27
• 2.2 光伏系统的体系结构27-31
• 2.2.1 集中式结构27
• 2.2.2 集成式结构27-29
• 2.2.3 串型结构29-30
• 2.2.4 多重串结构30-31
• 2.2.5 主从结构31
• 2.3 光伏并网体系结构的发展趋势31-33
• 第三章 并网系统中共模电流的抑制33-46
• 3.1 非隔离型光伏并网系统中的共模电流33-34
• 3.2 单相光伏并网系统的共模分析34-38
• 3.2.1 单相全桥逆变器的共模分析34-36
• 3.2.2 半桥逆变器的共模分析36-38
• 3.3 不同滤波方式对共模电流抑制的影响38
• 3.4 抑制共模电流的实用电路拓扑38-46
• 3.4.1 带交流旁路的全桥逆变器38-39
• 3.4.2 带直流旁路的全桥逆变器39-40
• 3.4.3 H5 拓扑40
• 3.4.4 本文提出的混合桥臂拓扑40-42
• 3.4.5 各种拓扑结构损耗的比较42-43
• 3.4.6 三相拓扑43-46
• 第四章 并网逆变器输出直流分量的抑制46-57
• 4.1 相关国家关于直流分量的标准规范46
• 4.2 直流分量的产生原因46-47
• 4.3 变压器的直流偏磁饱和现象47-48
• 4.4 直流分量的抑制方法48-57
• 4.4.1 软件直流分量的抑制48-49
• 4.4.2 硬件直流分量的抑制49-50
• 4.4.3 基于虚拟电容概念的直流分量抑制方法50-52
• 4.4.4 半桥及其改进拓扑52-57
• 第五章 基于准比例谐振控制器的并网电流控制技术57-63
• 5.1 并网系统的结构57
• 5.2 并网逆变器的控制原理57-58
• 5.3 电流内环控制器的选择58-60
• 5.3.1 电流比例(P)控制58-59
• 5.3.2 电流比例积分(PI)控制59-60
• 5.3.3 电流比例谐振(PR)控制60
• 5.4 准比例谐振控制器的参数设计与仿真60-63
• 第六章 系统实验及分析63-71
• 6.1 实验系统硬件设计63-66
• 6.1.1 系统构成63
• 6.1.2 IPM 模块的选择63-64
• 6.1.3 控制电路设计64-66
• 6.2 实验系统软件设计66-68
• 6.3 实验结果68-71
• 第七章 总结与展望71-72
• 参考文献72-76
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文76-77

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