光伏并网微逆变器研究

【摘要】：面对能源危机与环境恶化的双重威胁,减少化石燃料的使用,发展清洁能源成为了世界各国应对能源危机以及生态污染的策略。清洁能源主要是指在自然界中储藏丰富且利用时对环境影响较小的风、光、水等能源,其中,大力发展光伏发电已经是世界潮流。在光伏逆变器结构之中,交流组件结构具有每个组件独立工作,高模块化,体积小,转换效率高等优点,未来具有良好的发展前景。而微逆变器是该结构的核心,因此,对微逆变器的研究具有重要的理论参考和工程应用价值。本文首先通过比较,采用交错反激式拓扑进行微逆变器的设计,对反激拓扑各工作模式的特性进行了对比分析,采用具有电流源特性的DCM工作模式。分析了平均电流控制的工作原理,微逆变器先将反激输出调制为正弦半波,再通过工频换向桥变为正弦电流。对于变压器漏感问题引起的主开关两端关断电压尖峰和功率损耗问题,采用了主开关和辅助开关非互补导通的有源箝位技术,详细分析了其工作原理,通过该技术实现了漏感能量的回收利用和主开关的ZVS开通,降低了主开关两端关断时的电压尖峰,改善了微逆变器的效率和稳定性。本文研究了光伏组件的MPPT方法,设计了一种改进型变步长电导增量法,跟踪速度快,跟踪精度高,解决了传统自适应变步长电导增量法跟踪速度和跟踪精度难以兼顾的问题,在该方法中加入直流母线电压前馈,解决了光照突降时直流母线电压崩溃的问题。对该方法结合改善并网电流质量的电流环进行了MATLAB仿真。仿真结果表明所设计的MPPT方法具有良好的动态性能和稳态精度。本文还设计了一种提高加权效率的控制策略,通过选路控制和有源箝位电路控制,减小了损耗,提高了微逆变器的加权效率。将提高加权效率的策略结合电流环进行了MATLAB仿真,分析了该策略的可行性。在理论分析的基础上,以DSP28035为核心控制芯片,设计制作了一台250W的微逆变器实验样机,详细介绍了硬件和软件设计原理。输入端采用直流电压源,完成了平均电流控制下开环并网实验与分析,完成了并网电流闭环控制实验与分析,实验结果验证了设计方案的有效性。 【关键词】：微逆变器 光伏并网 交错并联 有源箝位 最大功率跟踪
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 光伏并网微逆变器研究现状11-15
• 1.2.1 光伏并网的典型组合结构11-13
• 1.2.2 微逆变器发展概述13-15
• 1.3 微逆变器的拓扑选择15-17
• 1.3.1 电压型高频链微逆变器16
• 1.3.2 电流型高频链微逆变器16-17
• 1.3.3 拓扑比较选择17
• 1.4 微逆变器的设计热点分析17-20
• 1.5 本文的研究内容20-21
• 第2章 交错并联反激式有源箝位微逆变器21-44
• 2.1 引言21
• 2.2 主电路工作原理21-26
• 2.3 微逆变器系统控制策略26-27
• 2.4 参数设计27-33
• 2.4.1 变压器设计28-31
• 2.4.2 输入解耦电容设计31-32
• 2.4.3 反激变换器原边主开关选择32
• 2.4.4 副边二极管D1选择32-33
• 2.5 有源箝位技术设计33-39
• 2.5.1 箝位开关和辅助开关非互补导通控制技术33-37
• 2.5.2 辅助开关管Sa选择37-38
• 2.5.3 辅助开关管开通时间38-39
• 2.5.4 箝位电容选择39
• 2.5.5 辅助开关和主开关的死区时间设计39
• 2.6 交错并联反激有源箝位微逆变器的仿真验证39-43
• 2.7 本章小结43-44
• 第3章 MPPT方法和提高加权策略的研究44-63
• 3.1 引言44
• 3.2 光伏电池特性44-47
• 3.3 基于并网电流的改进型变步长电导增量法47-54
• 3.3.1 电导增量法原理47-48
• 3.3.2 传统自适应变步长电导增量法48-49
• 3.3.3 改进型变步长电导增量法49
• 3.3.4 母线电压崩溃现象及其改进49-52
• 3.3.5 改进型变步长电导增量法的仿真52-54
• 3.4 提高加权效率的策略54-62
• 3.4.1 交错反激的选路控制方法56-60
• 3.4.2 提高加权效率新策略的仿真60-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第4章 光伏并网微逆变器硬件和软件设计63-74
• 4.1 引言63
• 4.2 硬件电路设计63-70
• 4.3 软件设计70-73
• 4.3.1 DSP控制器资源分配70-72
• 4.3.2 软件设计72-73
• 4.4 本章小结73-74
• 第5章 实验平台介绍及实验结果分析74-80
• 5.1 引言74
• 5.2 实验平台介绍74
• 5.3 实验结果分析74-78
• 5.3.1 开环并网实验74-76
• 5.3.2 电流闭环控制实验76-77
• 5.3.3 并网电流闭环控制实验77-78
• 5.4 本章小结78-80
• 结论80-81
• 参考文献81-86
• 致谢86-87
• 作者简介87

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