微型并网光伏逆变器相关技术及效率研究

【摘要】：近年来,随着经济的不断发展,能源危机成为人类目前急需解决的重大难题。因此,可再生能源的开发与利用变得越来越重要。太阳能以其清洁性、充足性、安全性,广泛性等特性获得了广阔的发展前景。光伏逆变器是光伏发电技术中的一个重要组成部分,根据不同的功能和用途具有不同的类型。其中微型并网逆变器因其在功率密度,转换效率,可靠性等方面的优势而成为研究的热点。本文的主要任务是对微型并网光伏逆变器设计中所涉及的主要相关技术进行理论和算法分析,软件编写和硬件实现,并对效率进行研究。为了最终的硬件实现,首先设计和搭建了硬件电路,电路结构采用了高频变压器隔离的DC/DC-DC/AC两级能量变换结构,该结构具有隔离好,体积相对较小,控制相对简单等优点。在控制方面创新性的采用了双DCS的控制策略,不仅简化了控制策略的复杂程度,提高了控制的精度和可靠性,而且实现了真正意义上的完全电气隔离。本文所完成的主要相关技术如下：(1)软开关控制算法：采用软开关控制主功率管的导通与关断,实现了主功率管的零电压开通,减小了功率管的开关损耗。(2)并网技术及PLL算法：采用了基于d-q旋转坐标系的纯软件锁相算法。在相位追踪锁定的过程中采用了变步长的控制策略,并自定义了不同情况下的不同步长,实现了相位的快速锁定,相位锁定准确、稳定,并具有一定的抗干扰能力。(3)电压钳位控制：采用了传统的数字增量式PI调节算法实现了主功率管的漏源极电压钳位,既防止了主功率管关断时的瞬间高压对主功率管造成损害,又使漏感能量得到了吸收回馈。(4)最大功率点追踪算法：采用了一种无需电流检测的最大功率点追踪算法,具体控制策略采用了导纳增量法。 【关键词】：光伏 逆变器 双DSC 软开关 并网 最大功率点追踪
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 光伏产业发展现状10-11
• 1.1.1 国外发展状况10-11
• 1.1.2 国内发展状况11
• 1.2 微型并网光伏逆变器主要技术研究现状11-14
• 1.2.1 MPPT技术及算法的研究11-12
• 1.2.2 锁相技术及算法的研究12-14
• 1.3 本文的主要工作及创新点14-15
• 1.3.1 论文的主要工作14
• 1.3.2 论文的创新点14-15
• 1.4 论文的组织结构15-18
• 第二章 系统方案与硬件电路设计18-24
• 2.1 系统方案设计18-19
• 2.2 硬件电路设计19-22
• 2.2.1 DC/DC模块20
• 2.2.2 DC/AC模块20-21
• 2.2.3 漏感能量吸收回馈电路21-22
• 2.3 双DSC控制策略22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 相关技术理论分析24-42
• 3.1 逆变控制策略和软开关控制算法24-33
• 3.1.1 逆变控制策略24-26
• 3.1.2 软开关控制算法26-27
• 3.1.3 连续电流模式27-28
• 3.1.4 断续电流模式28-29
• 3.1.5 临界连续电流模式29
• 3.1.6 漏感分析29-30
• 3.1.7 谐振分析30-31
• 3.1.8 软开关算法31-33
• 3.2 并网技术及PLL算法33-35
• 3.2.1 连续时间信号锁相原理33-34
• 3.2.2 离散时间序列锁相原理34
• 3.2.3 φ`[n]的变步长控制34-35
• 3.2.4 参数的选取35
• 3.3 漏感能量吸收及电压钳位控制35-38
• 3.3.1 位置式PI控制36-37
• 3.3.2 增量式PI控制37
• 3.3.3 系数的选取37-38
• 3.4 MPPT算法38-41
• 3.4.1 光伏阵列输出功率与输出电压的关系38-40
• 3.4.2 功率和能量控制40
• 3.4.3 控制原则40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 软件设计与实验结果分析42-54
• 4.1 软件开发环境的介绍与使用42-45
• 4.2 实验结果分析45-53
• 4.2.1 软开关实现45-48
• 4.2.2 并网实现48-51
• 4.2.3 电压钳位控制51-52
• 4.2.4 MPPT实现52-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第五章 效率研究54-60
• 5.1 硬件改进54-56
• 5.1.1 电路拓扑结构选择54-55
• 5.1.2 功率器件选型55-56
• 5.2 软件改进56-58
• 5.2.1 控制策略56-57
• 5.2.2 软开关技术57-58
• 5.3 本章小结58-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 附录68

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