反激式光伏并网微逆变器的研究

【摘要】：随着全球经济的飞跃，传统非可再生能源不停地消耗，其储量也不断降低，伴随着科技的进步，研究人员正不停的探索，寻求某种清洁能源可以替代传统石化能源，以解决未来能源危机。在近几年中，太阳能的利用越来越得到重视，各个国家对光伏发电的投入持续增长。光伏发电的一个重要优点就是能够分布式发电，并且多余电能能够并入电网。其中，微逆变器是光伏分布式发电中的一个关键设备。 微逆变器的电气特性有以下几点： (1)微逆变器的输入电压较低，大致为16~50V之间。 (2)微逆变器的输出电压即电网电压较高，而输出功率不大，一般小于300W。 (3)微逆变器的对效率要求较高，微逆变器的最高效率一般在95%以上。 (4)微逆变器对寿命要求较长，微逆变器的质保时间一般都为25年。 (5)与光伏电池板集成式安装，外形尺寸越小越好。 微逆变器的拓扑分类的方法很多，根据拓扑中变压器的类型可以分为：无变压器型、工频变压器型和高频变压器型。其中无变压器型的微逆变器拓扑结构有非常明显的缺陷。那就是电路前后级不隔离，存在共模漏电流，存在较大的安全隐患。对于包含工频变压器的微逆变器拓扑结构，其缺点也非常明显。通常包含工频变压器的微逆变器电路的最高效率只能做到93%左右，这一点有违微逆变器高效率的要求。另外，工频变压器的体积较大，重量也较大，用在微逆变器电路上不易与光伏电池板集成。高频变压器由于其体积小，效率高，易集成等优点，所以当前普遍量产的微逆变器的拓扑结构都选用包含高频变压器的电路。 本文所设计的微逆变器采用了反激拓扑结构，论文首先对当前适用于分布式发电的微逆变器的研究做了简单的背景介绍。然后对所涉及的反激微逆变器的工作原理进行详细的分析，为功率元器件的设计提供依据。接着对反激微逆变器的控制电路的硬件部分进行详细的分析和设计。然后对光伏电池板的特性进行了仿真分析，对光伏电池版的最大功率点的跟踪方法进行了归类和研究。并对所选用的数字控制用DSC进行了简单的介绍。在此基础上，搭建了200W的适用于分布式并网发电的反激微逆变器的样机，实现本文所描述的基本功能，验证前文理论分析的正确性。 【关键词】：光伏并网 微逆变器 有源箝位 交错并联 反激
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 太阳能光伏并网发电的研究背景9-10
• 1.2 本课题的国内外研究现状10-12
• 1.3 微逆变器的拓扑选择12-16
• 1.4 本课题研究的主要内容16-17
• 2 反激式光伏微逆变器的分析与硬件设计17-29
• 2.1 反激式并网微逆变器的工作原理17-25
• 2.1.1 反激电路 CCM 下的模态分析18-20
• 2.1.2 连续模式反激变压器的设计20-22
• 2.1.3 功率开关管的设计22-23
• 2.1.4 有源箝位电路的设计23-24
• 2.1.5 反激输入解耦电容的选择24-25
• 2.2 反激式并网微逆变器的控制电路设计25-29
• 2.2.1 电网电压采样及过零检测25-26
• 2.2.2 并网电流采样26-27
• 2.2.3 驱动电路设计27-29
• 3 最大功率点跟踪技术29-40
• 3.1 光伏电池概述29-32
• 3.2 最大功率点跟踪技术32-35
• 3.3 爬山法的分析35-36
• 3.4 MPPT 算法仿真36-40
• 4 反激式光伏微逆变器的软件控制设计40-48
• 4.1 并网微逆变器的控制策略40-42
• 4.2 锁相环42-43
• 4.3 所选用 DSC 简介43-45
• 4.4 基于 DSPIC33F16GS504 的软件设计45-48
• 5 测试结果与分析48-53
• 6 总结53-54
• 6.1 实验总结53
• 6.2 后续工作的展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59
• 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目59

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