交错反激微功率光伏逆变器磁集成研究

【摘要】：太阳能与传统能源如煤、石油、天然气相比,具有储量无限且污染小等优点,合理地利用太阳能可以有效缓解当前的能源危机。太阳能光伏发电技术是利用光伏电池板的光伏效应将太阳能转换为电能,并通过光伏逆变器为设备供电或将电能输送到电网中。与基于中、大功率光伏逆变器的集中式和串式光伏发电架构相比,基于微功率逆变器的交流模块式光伏发电架构具有抗阴影能力强、即插即用、最大程度的分布式发电以及光伏电池板利用率高等特点,已发展为重要的光伏发电架构之一。微功率逆变器作为交流模块式光伏发电架构的关键设备之一,对提高系统的发电效率和降低成本有重要影响。考虑成本及功率等级等因素,目前工业界一般采用交错反激式逆变器作为微功率逆变器拓扑。交错反激逆变器拓扑的特点为两路反激逆变器输入侧与输出侧并联,不仅提高了逆变器的功率等级,同时减小了输入输出侧电流纹波。本文从磁性元件角度出发,提出磁集成技术在交错反激微功率逆变器上的应用。与分立磁件方案相比,采用集成磁件方案可以减小磁性元件的体积与磁芯损耗并降低温升,同时改善反激逆变器的原、副边电流纹波,从而满足微功率光伏逆变器对功率密度、效率和运行环境等方面的严苛要求。针对交错反激微功率光伏逆变器的磁集成研究,本文首先在分立磁件方案的基础上对交错反激逆变器的关键波形和各阶段工作模态进行分析,推导出并网电流的控制策略。其次,本文提出基于交错反激逆变器的高频变压器的解耦磁集成与耦合磁集成两种方案。结合电路和磁路的原理,研究两种集成磁件方案对磁芯体积、磁芯损耗和原、副边电流纹波等几个方面的影响。再次,基于SABER仿真软件搭建了并网电流控制策略和两种集成磁件方案的仿真模型,通过仿真结果验证并网电流控制策略和集成磁件方案的可行性。最后,分别设计一台分立磁件方案样机和一台集成磁件方案样机。通过样机测试的实验结果,得出集成磁件方案可以有效减小磁性元件体积,改善原、副边电流纹波并提高逆变器整体效率的结论,从而验证了集成磁件方案的可行性与有效性。 【关键词】：微功率逆变器 交错反激 磁集成 功率密度 磁芯损耗 电流纹波
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景8-10
• 1.2 微功率光伏并网逆变器10-12
• 1.3 磁集成技术在微功率逆变器上的应用12-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 第二章 交错反激逆变器工作原理分析15-21
• 2.1 交错反激逆变器工作原理15-18
• 2.2 并网电流控制策略18-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 交错反激逆变器磁集成研究21-49
• 3.1 解耦磁集成21-26
• 3.2 耦合磁集成26-44
• 3.2.1 耦合磁集成等效电感分析27-41
• 3.2.2 耦合磁集成稳态纹波分析41-44
• 3.3 变压器参数设计44-47
• 3.3.1 分立变压器参数设计45-46
• 3.3.2 解耦磁集成变压器参数设计46
• 3.3.3 耦合磁集成变压器参数设计46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 仿真分析49-61
• 4.1 基于分立磁件的仿真49-51
• 4.1.1 基于分立磁件的并网电流控制仿真模型49-50
• 4.1.2 仿真结果与分析50-51
• 4.2 基于解耦集成磁件的仿真51-55
• 4.2.1 基于解耦集成磁件的仿真模型51-52
• 4.2.2 仿真结果与分析52-55
• 4.3 基于耦合集成磁件的仿真55-59
• 4.3.1 基于耦合集成磁件的仿真模型55-56
• 4.3.2 仿真结果与分析56-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 样机设计61-69
• 5.1 硬件系统设计61-65
• 5.1.1 反激变压器62
• 5.1.2 有源箝位电容62-63
• 5.1.3 功率半导体器件63-64
• 5.1.4 输出滤波电感电容64-65
• 5.2 控制系统设计65-68
• 5.2.1 基于dsPIC单片机的控制系统65-66
• 5.2.2 控制程序66-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 样机实验69-82
• 6.1 样机测试69-79
• 6.1.1 极性反转桥69
• 6.1.2 分立磁件方案样机69-74
• 6.1.3 集成磁件方案样机74-79
• 6.2 实验结果分析79-81
• 6.3 本章小结81-82
• 总结与展望82-84
• 参考文献84-87
• 致谢87-88
• 附录88-89
• 个人简历89-90
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文90

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

风电·光电中的逆变器选择    蒋路平

风光发电系统中逆变器的选择    蒋路平;

Z源逆变器的研究    盛立健;张先飞;郑建勇;

一种实用的车载逆变器的设计    丁成伟;高鹤;赵吉利;

凯翔专业为逆变器检测提供解决方案——逆变器负载柜    

逆变器    刘耀宏;

您的光伏逆变器还没检测?凯翔来给您支招!    

SPWM逆变器调制方式的研究    张艺东;

Z源逆变器    张杨俊;王大伟;闫民华;詹景君;

全球市场准入并网光伏逆变器研讨会在苏召开    郝丽娟;

关于辊道电机逆变器容量的计算和选型    牟必骏;

用于电机驱动的谐振极ZVT-PWM逆变器功耗及效率分析    明正峰;钟彦儒;

单相SPWM逆变器重复控制技术的仿真研究    郭荥祥;巩瑞春;袁红霞;

一种新型便携式逆变器的分析与设计    于海龙;刘锋;

单相SPWM逆变器重复控制技术的仿真研究    郭荣祥;巩瑞春;袁红霞;

一种新型便携式逆变器的分析与设计    于海龙;刘锋;

逆变器综合课程设计教学平台的开发    肖岚;

一种新型控制方法在单相逆变器中的应用    李德华;余望;张志远;余敬东;

应用于异步起动机的新型L-源逆变器    杨奇;黄文新;胡育文;钱海;

改进Z源逆变器设计    张超华;汤雨;谢少军;

北京大型光伏逆变器基地奠基    记者 涂露芳

逆变器行业逆市扩张    本报记者 张子瑞

光伏逆变器：“寒冬”中逆势而上    本报记者 徐建华

国产逆变器：市场好竞争力弱    本报记者 徐恒

致力于提供高性能的光伏逆变器    张志辉

光伏逆变器或提振光伏产业    CUBN 记者 周洪博

简易方波12V转220V交流逆变器电路图    广东 付兵彭

2012年全球光伏逆变器将破70亿美元    王辉

简易逆变器的制作    浙江 吴建龙

逆变器制造商转向电站开发    本报记者 朱怡

光伏并网逆变器关键问题研究    赵方平

串联型高增益Z源逆变器及其应用研究    蔡春伟

混合多电平逆变器拓扑及其市制方法研究    丁凯

输入串联输出并联逆变器系统控制策略的研究    庄凯

多电平直流环节逆变器新型拓扑与调制方法研究    陈金平

混合动力电动车中高性能Z源逆变器控制器研究    范功诚

级联型逆变器关键技术研究    单庆晓

PWM逆变器传导电磁干扰的研究    裴雪军

PWM逆变器特定消谐式谐波抑制技术的研究    佟为明

多电平二级管钳位型逆变器电容电压平衡SVM算法及其应用研究    王姿雅

基于Quasi-Z源逆变器的光伏并网/储能组合控制研究    苏宝珍

并网微逆变器的研究与设计    郝鑫

基于太阳能发电的UPS的研究    唐鲲

光伏逆变器的并网研究    姚乐乐

三相T型三电平光伏逆变器技术研究    杜弯

地铁再生制动能量利用方案的研究    马瑜冰

Z源逆变器拓扑及控制方法的研究    王思

E公司光伏逆变器产品失败案例研究    李小涛

容错型三相四开关有源电力滤波器控制研究    张路

基于PLC的微型逆变器智能光伏并网系统及PLC信道特性研究    阮永宝