单相离网光伏逆变器研究与设计

【摘要】：人类社会随着科技的进步正在飞速的发展，与此同时对能源的需求量逐渐增多，而当前全球所储存的能源正越加短缺，而且造成的一系列坏的影响正在威胁着人们的生存方式。于是新型可持续绿色能源将是一个前景广阔的研究方向。太阳能正是属于其中，光伏发电由此而生，它以清洁无污染、取之不尽用之不竭的巨大储存、资源普遍而无地域限制等优点而成为当前研究最为广泛的绿色能源之一。本课题以单相离网光伏逆变器为研究对象，对其进行了研究与设计。 本文的主要研究内容有： 1、分析对比了光伏逆变器的主电路的各种拓扑结构，主要分析研究了BOOST升压电路和全桥逆变电路。并同时分析对比了了逆变器的多种调制方式和控制策略，最终采取双极性SPWM调制和PI+重复控制策略。 2、在对各种拓扑分析了的基础上对系统主电路进行建模分析，对逆变器的前级升压电路和后级逆变电路分别作了详细的建模分析，对滤波器进行了设计。 3、在理论分析的基础上，设计了2.5kVA单相离网逆变器样机，对样机的各个模块的硬件进行了详细分析与设计，包括了DC/DC直流变换器与DC/AC逆变电路以及系统其他关键硬件部分，缓冲电路、驱动电路、采样电路等。并对系统几个主要功率器件进行了损耗分析。 4、最后对样机进行了实验验证，通过相关测试仪器观测不同的负载条件下各个电压和电流波形来验证实验结果。实验表明此光伏逆变器设计基本达到预期目标。 【关键词】：单相离网光伏逆变器 BOOST升压电路 全桥逆变电路 逆变器损耗
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 课题研究背景和意义7-9
• 1.2 国内外发展状况和趋势9-10
• 1.2.1 国外发展状况和趋势9-10
• 1.2.2 国内研究现状10
• 1.3 光伏发电系统的结构10-11
• 1.4 本文主要内容11-13
• 第2章 光伏逆变系统概述13-21
• 2.1 逆变系统拓扑简介13-16
• 2.1.1 直流变换器拓扑13-14
• 2.1.2 逆变器拓扑14-16
• 2.2 调制方式16-17
• 2.3 控制策略介绍17-19
• 2.3.1 PID 控制17-18
• 2.3.2 重复控制18-19
• 2.3.3 本课题的控制策略19
• 2.4 技术指标19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 系统结构分析与建模21-30
• 3.1 前级升压电路分析21-23
• 3.2 后级逆变电路分析23-27
• 3.3 滤波器设计27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 硬件设计30-51
• 4.1 主电路硬件设计30-35
• 4.1.1. 升压电路设计30-32
• 4.1.2 直流侧电容的计算32
• 4.1.3 全桥逆变电路设计32-33
• 4.1.4 开关管的损耗分析33-35
• 4.2 高频变压器设计35-41
• 4.2.1 高频变压器概述及设计指标35
• 4.2.2 高频变压器设计过程35-40
• 4.2.3 高频变压器损耗分析及温升计算40-41
• 4.3 缓冲电路设计41-49
• 4.3.1 缓冲电路的原理及作用41
• 4.3.2 缓冲电路的分类41-43
• 4.3.3 缓冲电路的设计43-45
• 4.3.4 缓冲电路的损耗分析45-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第5章 实验验证及结果分析51-56
• 5.1 实验驱动波形51-53
• 5.2 实验逆变波形53-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第6章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-58
• 参考文献58-61
• 发表论文及参加科研情况说明61-62
• 致谢62-63

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