离网型太阳能发电高性能电能变换系统研究

【摘要】：本文对离网型光伏发电系统中的电能变换技术进行了研究,按照功能的不同将离网型光伏发电系统分解为充电、升压、逆变三个模块,针对每一模块分别进行单独设计。 第一章从整体上对光伏发电系统的基本原理和国内外研究现状进行了简单介绍并据此提出本文的研究内容。 第二章对光伏电池输出特性和蓄电池的充放电特性进行了分析,在此基础上提出了基于同步整流Buck电路的太阳能充电控制器方案,该充电控制器不但具备光伏电池最大功率点跟踪能力,而且能监控蓄电池充电全过程,根据充电的进度自行在恒流、恒压、MPPT(Maximum Power Point Tracking)等充电方式之间切换。 第三章提出了一种有源钳位耦合电感高增益DC-DC升压变换器,并对其工作原理与各阶段工作状态做了详细的分析。该变换器基于耦合电感技术,通过两个倍压模块提升电压增益和减小二极管电压应力。通过有源钳位电路限制开关管的电压应力,使得使用低压小导通电阻的开关管成为可能,这样可以降低导通损耗提升效率。除此之外,变压器漏感和开关管寄生参数的巧妙利用实现了开关管软开通,这样可以进一步提升效率。 第四章在建立单相全桥逆变器数学模型的基础上详细分析了状态反馈控制和重复控制这两种逆变器波形控制方法,在此基础上提出了状态反馈加重复控制的逆变器复合控制策略,将重复控制的低静态误差和状态反馈控制的高动态品质相结合。 第五章分别给出了三台样机的实验结果,达到了预期的目的。 【关键词】：光伏发电 蓄电池充电 耦合电感 重复控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM46;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景和意义11
• 1.2 光伏发电系统概述与研究现状11-18
• 1.2.1 光伏发电系统概述11-13
• 1.2.2 太阳能充电控制器研究现状13-14
• 1.2.3 单相光伏发电系统中DC/DC升压电路研究现状14-16
• 1.2.4 单相光伏逆变器拓扑及数字式波形控制策略研究现状16-18
• 1.3 本文的研究目标及内容18-19
• 1.3.1 本文的研究目标18
• 1.3.2 本文主要研究内容18-19
• 第2章 太阳能充电控制器19-27
• 2.1 光伏电池特性19-21
• 2.2 太阳能充电控制器设计21-24
• 2.2.1 太阳能充电控制器主电路结构21
• 2.2.2 太阳能充电控制器工作原理分析21-22
• 2.2.3 太阳能充电控制器中的关键技术22-24
• 2.3 太阳能充电控制器总体控制策略24-26
• 2.3.1 改进三阶段充电法24-25
• 2.3.2 系统总体充电及保护策略25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 耦合电感高增益升压DC/DC软开关变换器27-40
• 3.1 耦合电感高增益升压DC/DC变换器拓扑27-28
• 3.2 耦合电感高增益升压DC/DC变换器工作状态分析28-33
• 3.3 耦合电感高增益升压DC/DC变换器增益计算33-36
• 3.3.1 不考虑漏感L_k的影响时的增益计算34
• 3.3.2 考虑漏感L_k的影响时的增益计算34-36
• 3.4 耦合电感高增益DC/DC变换器中器件耐压和软开关实现条件36
• 3.4.1 器件承受的电压应力36
• 3.4.2 软开关实现的条件36
• 3.5 耦合电感高增益升压DC/DC变换器仿真36-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 单相全桥逆变器控制技术40-62
• 4.1 单相全桥逆变器拓扑及数学模型40-41
• 4.1.1 单向全桥逆变器拓扑40
• 4.1.2 单向全桥逆变器数学模型40-41
• 4.2 单相全桥逆变器输出滤波电路的设计41-43
• 4.3 单相全桥逆变器中负载对逆变器性能的影响43-46
• 4.3.1 线性负载对逆变器的影响43-44
• 4.3.2 非线性负载对逆变器的影响44-46
• 4.4 单相全桥逆变器波形控制策略46-61
• 4.4.1 状态空间控制47-51
• 4.4.2 重复控制51-59
• 4.4.3 状态反馈加重复控制复合控制59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 实验结果与分析62-69
• 5.1 样机电路结构62-64
• 5.1.1 24V/10A太阳能充电控制器样机62-63
• 5.1.2 500W耦合电感高增益升压DC/DC变换器样机63-64
• 5.1.3 500W状态反馈加重复控制逆变器样机64
• 5.2 充电控制器的相关波形及分析64-66
• 5.3 高增益DC/DC变换器的相关波形及分析66-67
• 5.4 状态反馈加重复控制复合控制DC/AC变换器的相关波形及分析67-69
• 第6章 总结与展望69-70
• 参考文献70-72
• 作者简历72-73
• 致谢73

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