低输入电压高效率光伏并网微逆变器的研究

【摘要】：随着全球经济的快速发展,能源危机和环境污染问题日益严重。因此,新能源的发展迫在眉睫。太阳能因其清洁、丰富、无污染等优点受到众多科研工作者的青睐。其中,微型光伏发电系统以其高可靠性、高效率、易扩展等优势逐渐引起人们的关注。本文针对单个光伏电池板输出电压比较低这一问题,提出了一种新型并网微逆变器拓扑。该拓扑前级采用一种非隔离型高效率高增益DC/DC结构,可以实现软开关技术；后级为全桥逆变结构,采用单电感滤波,应用软件锁相、重复控制电流内环、电压外环等软件控制方法实现逆变并网。该拓扑具有输入电压低、效率高、开关管电压应力低等特点。本文研究内容主要包括以下几个方面：(1)介绍光伏微逆变器研究背景、意义以及技术发展现状,对比了几种光伏并网微逆变器拓扑,提出一种新型微逆变器拓扑结构。(2)分析对比多种实现高增益高效率的DC/DC升压变换器结构,确定出微逆变器的前级拓扑结构,即基于耦合电感的有源箝位DC/DC升压变换器。详细分析了该电路的工作过程,并且就增益曲线、软开关实现条件、开关管电压应力等方面展开详细介绍。最终通过仿真验证了该拓扑结构的正确性及优越性。(3)并网电流的控制主要通过对逆变级的控制实现。硬件方面,对滤波器的选型及参数设计进行了详细分析。软件方面,通过电网电压正过零点检测实现锁相并网,利用电压环确保母线电压稳定,加入重复控制电流环获得低THD的并网电流。本文对电压环、重复控制电流环进行了建模分析,给出补偿环节的详细设计过程。(4)根据以上分析,研制了一台输入电压标称值为48V,输出功率为300W的微逆变器样机,实现逆变并网,给出并网电压电流波形和开关器件软开关波形,整机效率最高可达94%。从而验证了该电路拓扑具有优良的入网波形质量和高转换效率。 【关键词】：光伏 并网微逆变器 高增益 高效率 THD 重复控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 光伏微逆变器研究背景和意义11-13
• 1.2 光伏微逆变器现状13-15
• 1.3 本文研究目标及内容15-17
• 1.3.1 本文的研究目标15
• 1.3.2 本文主要研究内容15-17
• 第2章 微逆变器拓扑研究17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 微逆变器拓扑概述17-21
• 2.3 高效率高增益DC/DC电路拓扑概述21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 非隔离型高增益高效率DC/DC变换器25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 非隔离型高增益高效率DC/DC变换器工作原理25-29
• 3.3 软开关实现条件29
• 3.4 非隔离型高增益高效率DC/DC变换器增益及器件电压应力计算29-32
• 3.4.1 非隔离型高增益高效率DC/DC变换器增益计算29-32
• 3.4.2 非隔离型高增益高效率DC/DC变换器器件电压应力计算32
• 3.5 非隔离型高增益高效率DC/DC变换器仿真32-35
• 3.6 本章小结35-37
• 第4章 DC/AC逆变级设计37-48
• 4.1 引言37
• 4.2 输出滤波电感设计37-39
• 4.3 并网控制方法39-47
• 4.3.1 电压环设计40-42
• 4.3.2 基于L型滤波器的电流环设计42-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 系统实验与分析48-57
• 5.1 实验系统硬件设计48-51
• 5.1.1 系统构成48-49
• 5.1.2 驱动保护电路设计49-51
• 5.2 系统软件设计51-52
• 5.3 实验样机平台及波形分析52-57
• 第6章 总结与展望57-59
• 6.1 全文工作总结57
• 6.2 后续工作展望57-59
• 参考文献59-63
• 作者简历63

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