光伏并网微逆变器的研究

【摘要】：21世纪以来，能源问题和环境问题逐渐成为制约人类社会可持续发展的两大难题。因此太阳能、风能和燃料电池等绿色可再生能源的高效利用越来越被人类所重视。太阳能作为清洁无污染的能源，凭借其分布广、储量无限的特点，正逐渐地从替代能源向基础能源演化。光伏并网发电作为分布式发电的重要组成，必定会得到快速的发展。 光伏发电的发展方向主要为：MW级的大型光伏电站和5kW以内的住宅用光伏供电。光伏并网微逆变器的功率在500W以内，每一块光伏组件配备一个微逆变器，保证每块组件都能在最大功率点运行，提高天气多变条件下发电系统的太阳能利用率。 针对光伏微逆变器对变换器效率要求很高这个特点，本文研究了一种基于DCM/CCM混合工作的有源箝位反激变换器，使之应用于电流源型微逆变器，并采用非互补驱动主开关管与辅助开关管的方式，转移漏感能量到变压器副边，有效抑制了反激变换器原边主开关管关断时的电压尖峰，使得反激变换器主开关管的耐压降低，大大增加了效率优化的可能性。本文阐述了该变换器的工作原理，分析了影响整机效率的各主要因素，给出了关键参数的设计参考，理论和仿真分析了损耗，并进行了系统建模和闭环设计。实验结果验证了该控制策略的可行性和在这种控制策略下变换器的高效率。 对整个微逆变器系统的硬件和软件部分分别进行了详细的设计，在此基础上，基于DSP2812开发平台，设计了一套220W光伏并网微逆变器实验平台，实现了并网、最大功率点跟踪和反孤岛等基本功能。 【关键词】：光伏并网微逆变器 有源箝位反激 非互补驱动 最大功率点跟踪 反孤岛 高效低成本
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12
• 1.2 微逆变器背景12-15
• 1.3 微逆变器的发展与国内外研究现状15-18
• 1.3.1 发展过程15
• 1.3.2 研究现状15-18
• 1.4 课题研究内容18-20
• 第二章 工作原理20-39
• 2.1 电流源型微逆变器拓扑构成20
• 2.2 反激变换器主开关管电压箝位方式20-21
• 2.3 主电路拓扑21-23
• 2.4 非互补驱动控制的有源箝位反激工作原理23-27
• 2.5 最大功率点跟踪27-30
• 2.5.1 常用的 MPPT 策略28-29
• 2.5.2 本课题所用的 MPPT 策略29-30
• 2.6 反孤岛30-38
• 2.6.1 孤岛的定义和危害30-31
• 2.6.2 孤岛检测的标准31-32
• 2.6.3 现有的孤岛检测策略32-34
• 2.6.4 本课题所用的孤岛检测策略34-38
• 2.7 本章小结38-39
• 第三章 效率优化和闭环设计39-48
• 3.1 效率分析和优化39-44
• 3.1.1 关键元器件参数分析39-42
• 3.1.2 参数确定42-44
• 3.2 系统建模和闭环设计44-47
• 3.2.1 逆变器的建模分析44-45
• 3.2.2 闭环设计45-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 微逆变器软硬件设计48-62
• 4.1 光伏并网微逆变器的设计指标48
• 4.2 微逆变器硬件设计48-59
• 4.2.1 主功率电路设计48-54
• 4.2.2 控制电路设计54-58
• 4.2.3 驱动电路设计58-59
• 4.3 微逆变器软件设计59-61
• 4.3.1 中断设置以及各中断所处理的任务59
• 4.3.2 微逆变器工作状态及其切换59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 实验结果与分析62-66
• 5.1 前级反激电路的实验62-63
• 5.2 并网实验63-64
• 5.3 MPPT 实验64
• 5.4 反孤岛实验64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-67
• 6.1 全文工作总结66
• 6.2 后续工作展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 在学期间发表的论文及参与完成的项目72

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