反激式光伏并网微逆变器中的功率解耦技术

【摘要】：随着世界能源危机的加剧以及环境污染的日益严重,对清洁无污染、资源无限性的太阳能的大规模开发利用成为必然。太阳能利用中的光伏发电最有可研究性,平时人们的生活用电均为交流电,因此,光伏发电并网成为主要发展趋势,前景广阔。 在传统的光伏并网发电系统当中,为稳定逆变器输入输出功率,通常是在光伏组件的两侧并联一个大容量的电解电容。但是,电解电容在105℃工作温度下的使用寿命仅为1000h-7000h,这对光伏组件而言是一项极大的限制,所以用寿命长、容量小的薄膜电容替代电解电容来实现功率解耦,成为决定整个光伏系统使用寿命的关键性因素。 本文提出了一种带有解耦电路的反激式光伏并网微逆变器拓扑。结合反激变换器特点及对解耦电路的分析,采用PV输出侧解耦方式。基于拓扑设计的特点,详细分析了解耦电路的两种工作模式,重点分析了解耦电路的设计特殊性,并对解耦控制策略进行了探讨。主要工作如下： (1)根据解耦电容在电路中位置的不同,将解耦方式分为三类：①PV输出侧解耦；②直流母线上解耦；③交流输出侧解耦。最后对这三类解耦在复杂度、可靠性、有效性等方面进行了分析比较。 (2)重点分析了解耦电路的两种工作模式,即解耦电容充电和放电工作过程。 (3)对反激变换器原边励磁电感、解耦电路中的电容和电感进行了参数设计,并基于FPGA芯片EP3C10E144,设计了并网系统的硬件电路,包括主电路和控制电路。 (4)以120W样机为实验对象,基于MATLAB搭建了整个系统的仿真平台,详细分析了实验结果,实验结果验证了解耦电路的有效性和设计的合理性。 (5)最后对单级反激式光伏并网微逆变器系统及其无电解电容变换技术进行了总结,并给出了对未来研究方向的展望。图48幅,表5个,参 【关键词】：光伏并网发电 微逆变器 功率解耦 FPGA
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 太阳能发电的背景和意义8-9
• 1.2 江南体育在线直播观看 发电的现状与发展前景9-13
• 1.2.1 世界光伏发电现状9-11
• 1.2.2 中国光伏发电现状11-12
• 1.2.3 江南体育在线直播观看 发电的发展前景12-13
• 1.3 光伏发电系统13-18
• 1.3.1 江南体育在线直播观看 发电的原理13
• 1.3.2 太阳能利用的基本形式13-15
• 1.3.3 光伏发电系统的组成15-16
• 1.3.4 光伏发电系统的分类16-17
• 1.3.5 并网光伏发电的关键技术及解耦问题17-18
• 1.4 本课题研究的主要内容和论文的结构安排18-20
• 2 光伏并网微逆变器及其功率解耦电路的研究20-34
• 2.1 功率解耦的工作原理及其拓扑结构20-32
• 2.1.1 并网微逆变器中功率解耦的工作原理20-22
• 2.1.2 并网微逆变器中各种功率解耦拓扑类型22-32
• 2.2 光伏并网微逆变器反激式拓扑结构分析32-33
• 2.3 本章小结33-34
• 3 功率解耦电路的结构与控制34-43
• 3.1 解耦电路结构与工作原理34-39
• 3.2 解耦电路设计的特殊性39
• 3.3 解耦电路控制策略39-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 光伏并网系统的硬件实现43-54
• 4.1 并网微逆变器的整体设计要求43
• 4.2 主电路设计43-48
• 4.2.1 反激变压器的设计43-45
• 4.2.2 解耦模块中电感的设计45-46
• 4.2.3 解耦电容选取46-48
• 4.2.4 部分元器件选取48
• 4.3 控制电路设计48-53
• 4.3.1 保护电路的设计48-50
• 4.3.2 驱动电路的设计50-52
• 4.3.3 基于FPGA的控制电路52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 试验结果与分析54-57
• 5.1 实验对象及相关参数54
• 5.2 仿真平台54-55
• 5.3 仿真和实验结果分析55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 总结与展望57-59
• 6.1 本文主要工作57
• 6.2 研究展望57-59
• 参考文献59-63
• 攻读学位期间主要的研究成果63-64
• 致谢64

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