反激式微型光伏逆变器的理论建模、仿真及实验研究

【摘要】：近几年,随着科技的发展,社会的进步,能源紧缺问题越来越受到人们的重视。开发新能源成为了当今的热门话题。新能源是一种非常规的能源,传统能源外的能源,如太阳能、风能、地热能、海洋能等。而其中太阳能是一种清洁和可再生能源,太阳能的开发和利用将有助于缓解目前的能源危机和环境危机。而光伏并网发电系统能够将太阳能转换成电能,它是非常有效的太阳能利用方式。而逆变技术是光伏发电系统中的必备技术,每块光伏组件都对应有微型光伏并网逆变器,可以有效的提高并网的效率。因此研究微型光伏逆变器是很有价值的。本文首先对微型逆变器的具体结构、微型逆变器的特点进行了介绍。再针对微型光伏逆变器进行了研究,分析了国内外微型光伏逆变器的研究现状以及其拓扑结构,给出了一种比较合适、高效的逆变器电路结构。详细的阐述了逆变器的并网控制器的方式,对各种控制方式进行了分析,提出了一种新的逆变器的控制方式。然后对逆变器的电路进行分析,阐述其工作原理,并建立了逆变器的数学模型。再对逆变器中的变压器参数、输入输出电容的参数进行计算,建立了逆变器matlab/simulink仿真模型,并针对前级输入电流设计了逆变器的控制器。为了提高微型逆变器的并网效率,对微型逆变器的仿真模型进行了改进,对逆变器的两路电流进行检测,从而建立了matlab/simulink双电流控制模型,验证了其可行性。由于PI控制不能有效的抑制谐波,尤其是对过零点处的谐波,因此本文提出PI多谐振的控制方式。根据根轨迹法来确定PI多谐振控制器的各个参数,并通过仿真进行了验证。还对不同的控制方法进行了研究,进行了仿真,并且进行了比较分析。建立了准谐振控制器、多谐振控制器、PI谐振控制器作用下的仿真模型,并对仿真结果的并网电流的THD值进行分析。最后本文根据逆变器的主电路拓扑结构,设计了一款微型光伏逆变器的硬件电路,对逆变器的控制电路和各个部分的驱动电路进行了详细的介绍。按照逆变器的整体结构,以供电电路、输入输出电路、检测电路、控制电路等形式,对其整体功能进行详细的说明。还对控制芯片的功能分布进行了分析,对逆变器的硬件工作原理进行了阐述。 【关键词】：微型光伏逆变器 仿真 PI多谐振 数学模型 硬件电路
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第—章 绪论11-23
• 1.1 背景11-14
• 1.1.1 研究太阳能的意义11-12
• 1.1.2 光伏发电系统简介12-13
• 1.1.3 光伏发电系统的分类13-14
• 1.2 微型逆变器的背景14-20
• 1.2.1 微型逆变系统14-15
• 1.2.2 微型逆变器国内外的研究现状15-16
• 1.2.3 微型逆变器的结构16-19
• 1.2.4 微型逆变器的特点19-20
• 1.3 微型逆变器的并网控制20-21
• 1.4 本文的主要工作21-23
• 第二章 反激并网微型逆变器建模与性能参数确定23-44
• 2.1 单相反激并网微型逆变器的基本工作原理23-25
• 2.2 反激式微型逆变器的数学建模25-32
• 2.2.1 逆变器的CCM数学模型25-30
• 2.2.2 逆变器的DCM数学模型30-32
• 2.3 微型逆变器主要元器件参数的确定32-41
• 2.3.1 光伏输入电容的参数计算33-35
• 2.3.2 反激式变压器的设计35
• 2.3.3 输出滤波电容的设计35-37
• 2.3.4 输出LC滤波器的设计37-41
• 2.4 光伏微型并网逆变器系统的稳定性分析41-43
• 2.5 本章小结43-44
• 第三章 基于SIMUlink的光伏微型逆变器模型及性能仿真44-58
• 3.1 光伏逆变器仿真模型总图44
• 3.2 控制器模型44-50
• 3.2.1 控制器的模型建立44-47
• 3.2.2 PI控制及具体步骤47-49
• 3.2.3 控制器性能分析49-50
• 3.3 全桥换流电路与LC滤波电路的仿真建模50-51
• 3.4 前级电流反馈型光伏反激并网微型逆变器的仿真结果51-54
• 3.5 光伏逆变器双电流控制54-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第四章 PI多谐振控制器建模与设计优化58-82
• 4.1 PI多谐振控制58-64
• 4.1.1 数学模型58-59
• 4.1.2 PI多谐振控制器的分析59-64
• 4.2 根轨迹法参定确定64-73
• 4.2.1 根轨迹法64-65
• 4.2.2 根轨迹与系统性能65-66
• 4.2.3 根轨迹发参数的确定66-73
• 4.3 SIMUlink仿真结果73-80
• 4.3.1 PI控制器仿真结果73-75
• 4.3.2 准谐振控制的仿真结果75-76
• 4.3.3 PI谐振控制的仿真结果76
• 4.3.4 多谐振控制的仿真结果76-77
• 4.3.5 PI多谐振控制器仿真结果77-80
• 4.3.6 多种控制器的比较分析80
• 4.4 本章小结80-82
• 第五章 微型光伏逆变器电路与实验研究82-99
• 5.1 逆变器规格参数82-83
• 5.2 电路设计83-93
• 5.2.1 输入电路83-85
• 5.2.2 供电电路85-88
• 5.2.3 检测电路88-89
• 5.2.4 全桥电路89-90
• 5.2.5 输出电路90-92
• 5.2.6 报警电路92-93
• 5.3 控制芯片93-95
• 5.3.1 控制芯片的选择93-94
• 5.3.2 控制芯片的功能分布94-95
• 5.4 实验结果95-98
• 5.4.1 实验平台的简介95-96
• 5.4.2 微型逆变器的实验结果96-98
• 5.5 本章小结98-99
• 第六章 总结与展望99-101
• 6.1 全文工作总结99-100
• 6.2 工作展望及本文存在的不足100-101
• 参考文献101-106
• 致谢106-107
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目和成果107

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

光伏并网微型逆变器的分析    李鹏飞;

基于ARM+DSP架构的微型光伏逆变器的研制    谷建柱

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

光伏发电系统中逆变器技术应用及展望    陈维;沈辉;邓幼俊;舒杰;

光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法    董密;罗安;

逆变器在光伏系统中的应用    周淑彦;

脉冲均匀调制功率控制串联谐振式逆变器    颜文旭,沈锦飞,惠晶,吴雷

正弦逆变器控制软件设计    王耀北;闫英敏;

并联型逆变器的定角控制    朱晓荣,彭咏龙,李和明

数字双闭环瞬时值控制逆变器外特性研究    许爱国;谢少军;

一种高性能的单相逆变器多环控制方案    熊健;周亮;张凯;史鹏飞;

一种并联谐振型逆变器他激频率的控制方法    张春雨;彭咏龙;张智娟;

Z源逆变器的电压电流双闭环控制    崔彬;钱照明;丁新平;彭方正;

196系列单片机在空调逆变器中的运用    岳玉静;

多重化逆变器及其控制方法    梁中华;于平泳;刘春芳;卢宝宏;刘宏楠;

电动汽车双向阻抗源逆变器控制系统设计    周玉栋;许海平;曾莉莉;温旭辉;

组合式三相正弦逆变器控制软件设计    陈永利;霍艳军;

基于免疫算法的单相逆变器多目标最优控制策略研究    费雯丽;袁佳歆;陈立;

基于60°坐标系的五电平逆变器研究    李红利;方文俊;仇书文;

光伏并网逆变器伪孤岛现象的研究    郭建勇;方如举;李献伟;

新型中频正弦波逆变器控制方法实现的研究    李金刚;马鑫;钟彦儒;

500kW光伏并网逆变器控制系统设计和实现    石志学;王金峰;金传付;吉文杰;郭艳鹏;陈可;

逆变器无拍频控制策略研究    葛兴来;冯晓云;

逆变器电流滞环控制技术研究    叶楠;何中一;孟宪会;邢岩;

1kW潮流能发电装置逆变器SVPWM技术的研究与应用    张少杰;段铁群;杨勇;张亮;

UPS逆变器反馈控制误差分析与改进方法    郭同生;黎辉;杨旭;王兆安;

一款新型逆变器控制芯片LX1692IDW简介    上海 苏成富

新一代UPS的发展趋势    周志敏

阻抗源逆变器在微型电动汽车上的应用研究    伍元彪

风光柴互补发电系统中并网双向逆变器的研究    赵玲霞

单相逆变器无互联线并联控制技术研究    阚加荣

双向高频环节逆变器研究    张怀金

新型逆变器控制系统研究    张志强

单相并网光伏逆变器的研究    郭虓

基于内高频环的并网三相光伏逆变器的研究和实现    何耀

单相中频逆变器数字控制及其并联研究    王文杰

基于下垂法控制的无线并联逆变器系统由独立到并网模式切换策略的研究    金城

电动汽车电机驱动用Z源逆变器的实验研究    薛平