光伏并网微逆变器技术研究

【摘要】：当今社会,由于化石能源的不断开采利用,使得有限的传统能源不断的减少,因此人类必须要寻找一种新型的可再生能源来代替传统能源,太阳能是最丰富的可再生能源,那么人类首先想到的就是开发利用太阳能,尤其是利用太阳能来发电,太阳能作为一种绿色环保的能源,要比传统能源发电清洁而又可靠。相对应的光伏发电技术也得到不断发展,光伏发电系统的规模也有大型发电向小型规模在不断的转变,因为当出现部分区域乌云遮挡时,传统集中大型发电不能使功率输出达到最大值,能量利用率较低,而微逆变器可以解决这个问题,所以微逆变器得到了大力的发展。本文首先对传统微逆变器拓扑结构进行了分类研究,比较各个拓扑电路的实现原理和工作过程,得出反激式的电路结构是最适合微逆变器的,从而引出了文中采用的是交错反激微逆变器拓扑结构。详细分析反激电路的工作原理、工作模式,并且对几种模式进行了比较,然后分析交错反激微逆变器拓扑的工作原理和实现逆变的过程；除此之外,详细分析了有源钳位电路的工作原理以及可以实现零电压转换的作用,得出了在连续模式下的初级和次级的电流波形图；通过比较传统最大功率跟踪算法的优缺点,针对传统方法的不足,文中提出了一种改进型的MPPT算法,通过MATLAB仿真结果比较验证,得出该改进型的MPPT算法的跟踪精度高,振荡小；通过对单极性和双极性SPWM技术的对比,说明该逆变系统适合采用单极性SPWM调制；接着对控制策略进行了详细研究,得出本文采用双闭环控制策略更加可靠,能够保证系统的稳定性；最后对系统进行参数计算、硬件电路设计和软件程序流程设计,再通过仿真与实验进行验证。 【关键词】：拓扑结构 MPPT算法 逆变控制
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 光伏发电系统的关键部分9-10
• 1.3 光伏逆变器的发展现状10-12
• 1.4 微逆变器的研究现状12-13
• 1.4.1 微逆变器的发展现状12-13
• 1.4.2 微逆变器的关键技术13
• 1.5 研究内容及各章节安排13-15
• 2 光伏并网微逆变器的拓扑结构研究15-29
• 2.1 微逆变器拓扑结构概述15-20
• 2.1.1 逆变器主拓扑结构的分类15
• 2.1.2 隔离型DC-DC变换电路15-19
• 2.1.3 DC-AC变换电路的拓扑结构19-20
• 2.2 单端反激拓扑的工作原理及工作模式20-23
• 2.2.1 单端反激电路的工作原理20
• 2.2.2 反激电路的工作模式20-23
• 2.3 交错反激微逆变器的工作原理23-27
• 2.3.1 交错反激微逆变器拓扑结构23-24
• 2.3.2 有源钳位的工作原理24-25
• 2.3.3 交错反激拓扑结构的工作原理25-27
• 2.4 仿真验证27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 最大功率点跟踪技术的研究29-41
• 3.1 传统的最大功率跟踪方法30-31
• 3.1.1 光伏阵列组合法30
• 3.1.2 开路电压比例系数法30
• 3.1.3 短路电流比例系数法30
• 3.1.4 电流扫描法30-31
• 3.2 常用的几种MPPT算法31-35
• 3.2.1 扰动观察法31-33
• 3.2.2 电导增量法33-34
• 3.2.3 三点比较法34-35
• 3.3 一种改进型的MPPT算法35-38
• 3.4 改进MPPT算法的仿真38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 光伏并网微逆变器控制技术的研究41-50
• 4.1 正弦波脉冲调制控制技术41-44
• 4.1.1 SPWM基本原理41
• 4.1.2 SPWM技术实现过程41-44
• 4.2 光伏并网电流控制技术44-49
• 4.2.1 光伏并网控制目标44-46
• 4.2.2 控制策略的选定46-47
• 4.2.3 电流环PI调节控制器47
• 4.2.4 仿真验证47-49
• 4.3 本章小结49-50
• 5. 光伏并网微逆变器的系统设计50-63
• 5.1 微逆变器各电路元件的参数计算50-54
• 5.1.1 占空比D和匝数比N50
• 5.1.2 反激MOSFET功率管50-51
• 5.1.3 钳位MOSFET选择51
• 5.1.4 输出二极管选择51
• 5.1.5 全桥晶闸管选择51-52
• 5.1.6 高频变压器的参数计算52-54
• 5.1.7 处理器的选用54
• 5.2 微逆变器的系统硬件电路设计54-56
• 5.2.1 有源钳位缓冲电路54
• 5.2.2 反激MOSFET的栅极驱动54-55
• 5.2.3 直流反激电流检测55
• 5.2.4 交流电流检测电路55-56
• 5.2.5 MOSFET驱动电路56
• 5.3 微逆变器的系统软件设计56-60
• 5.3.1 系统主程序设计58
• 5.3.2 eCAP模块设计58-59
• 5.3.3 SPWM模块设计59
• 5.3.4 PI控制器59
• 5.3.5 MPPT控制模块设计59-60
• 5.4 系统的仿真与实验60-62
• 5.4.1 仿真结果60
• 5.4.2 实验结果60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 总结和展望63-64
• 6.1 本文主要工作总结63
• 6.2 工作展望63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68-69
• 致谢69-71

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