光伏并网逆变器效率优化研究

【摘要】：能源问题和环境问题已经成为制约人类社会可持续发展的两大重要问题,因此光伏、风能和燃料电池等绿色新能源发电系统受到越来越广泛的重视。在这些可再生能源中,光伏发电有着它特有的优势。光伏逆变器作为光伏发电系统中能量传输的重要装置,其转换效率是衡量发电系统性能的重要指标之一。 对于逆变器系统,其效率和输出的并网电流THD是有相关性的,因此本文首先通过电路等效,将光伏逆变器的主电路变换成为等效电路,给出了一种计算逆变器并网电流的方法,比较了理想情况下三种调制方式的并网电流THD。分析了实际系统中插入的死区对逆变器输出电压基波和谐波的影响,比较了几种调制策略在存在死区时对并网电流的THD的影响,选出了THD最优的调制序列,为提高效率奠定了基础。 然后通过对并网逆变器的三大主要损耗来源,功率器件、滤波电感和变压器的损耗分别建立了损耗模型,对逆变器整体效率进行系统的比较分析。在计算滤波电感磁损时,针对其激励电流非正弦的特点,使用了Ansoft Maxwell这一有限元分析软件进行计算。通过对不同的SVM调制序列的逆变器各部分损耗进行计算和比较,得出了总体效率最优的调制序列。 最后设计了实验平台的主电路参数,并在样机上的实验结果对部分理论分析进行了验证。 【关键词】：光伏 并网逆变器 空间矢量调制 并网电流总畸变率 损耗分析 效率
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 光伏发电的意义9-11
• 1.2 光伏并网逆变器的发展现状11-15
• 1.2.1 光伏并网逆变器的几种结构12-13
• 1.2.2 并网逆变器的调制方式13-15
• 1.3 本文的研究内容15-17
• 第2章 不同调制序列并网电流THD的分析和比较17-39
• 2.1 谐波的危害与相关标准17-18
• 2.2 SVM调制策略18-24
• 2.2.1 空间矢量调制的基本思想18-19
• 2.2.2 电压空间矢量控制方式19-24
• 2.3 主电路的等效简化24-29
• 2.3.1 逆变桥等效24-25
• 2.3.2 变压器的等效25-27
• 2.3.3 并网电流的计算27-29
• 2.4 不同SVM调制序列并网电流THD的比较29-33
• 2.4.1 谐波电压的计算29-31
• 2.4.2 并网电流THD的比较31-33
• 2.5 死区效应对并网电流THD的影响33-38
• 2.5.1 死区效应对逆变器输出电压的影响33-36
• 2.5.2 考虑死区效应后不同调制序列并网电流THD的比较36-38
• 2.6 小结38-39
• 第3章 不同SVM调制序列损耗的分析和比较39-67
• 3.1 功率器件的损耗39-47
• 3.1.1 功率器件的损耗模型39-43
• 3.1.2 功率器件损耗的比较结果43-47
• 3.2 滤波电感的损耗47-59
• 3.2.1 滤波电感铜损47-50
• 3.2.2 滤波电感磁损50-54
• 3.2.3 滤波电感的设计和损耗计算54-58
• 3.2.4 滤波电感损耗的比较结果58-59
• 3.3 变压器的损耗59-65
• 3.4 逆变器总体损耗65-66
• 3.5 小结66-67
• 第4章 实验验证67-77
• 4.1 实验平台主电路的设计67-73
• 4.1.1 功率器件选型设计67
• 4.1.2 变压器设计67-69
• 4.1.3 滤波参数设计69-73
• 4.2 并网逆变器控制方法73-74
• 4.3 实验结果74-76
• 4.4 小结76-77
• 第5章 总结与展望77-78
• 参考文献78-80
• 附录80-89
• A SVM2开关序列在各扇区的开关时序80-81
• B SVM5开关序列在各扇区的开关时序81-82
• C SVM12开关序列在各扇区的开关时序82-84
• D 三相变压器的等效84-85
• E 等效电路的相关计算85-88
• F 实验样机照片88-89
• 攻读硕士期间发表的论文89-90
• 致谢90

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