太阳能光伏系统反激式微逆变器的研究

【摘要】：近年来由于环境污染严重和能源需求紧张,太阳能作为最清洁能源之一,成为开发新能源的理想选择。在光伏屋顶计划和建筑物集成光伏发电系统中,小功率的微型逆变器被广泛应用。微型逆变器的使用越来越受到研究者的关注,而微逆变器的发展趋于高频化、模块集成化和数字化。因此,研究微型逆变器具有较高的实用价值。论文详细介绍了交错并联反激式微逆变器的设计及原理,对在最大功率跟踪技术、功率解耦技术以及并网控制策略等方面做了较为深入的研究。 首先,对光伏并网逆变器背景、国内外发展的现状以及对光伏发电系统的结构进行了介绍和说明,分析了单端和交错反激式逆变器的电路结构和工作原理以及交错并联反激式逆变器的控制策略。 其次,简要阐述了几种常用的最大功率跟踪方法。在扰动观察法的基础上,对其进行了改进而得到了自适应变步长扰动观察法。该算法提高了跟踪的动态响应速度和稳态精度。对功率解耦技术进行了介绍,通过在交错反激式逆变器中引入功率解耦电路,来降低了光伏侧输入电压的纹波和二次功率的扰动。 再次,对交错并联反激式微逆变器进行了硬件和软件的设计。对主电路中反激变压器,采样电路和其他电路的进行了设计以及主控芯片、开关管、整流二极管等元件的选择,对各个设计中的参数进行了详细的数学推导和计算。 最后,建立了微型光伏并网发电系统,并对整个系统进行了联机调试。通过示波器对波形进行了测试。实验波形良好,能实现并网的目的。 【关键词】：光伏发电 交错反激式逆变器 最大功率跟踪 功率解耦 控制策略
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 光伏并网微逆变器研究的背景和意义9-11
• 1.2 国内外光伏并网微逆变器现状及发展趋势11-13
• 1.2.1 国内外发展现状11-12
• 1.2.2 光伏并网微逆变器的技术要求12-13
• 1.3 本文研究的目的和意义13
• 1.4 本文研究的主要内容13-15
• 2 光伏并网逆变器概述15-20
• 2.1 逆变器的应用和技术要求15
• 2.2 光伏并网发电系统15-18
• 2.3 常见的逆变器的方案及拓扑18-19
• 2.3.1 常见的微逆变器拓扑结构18
• 2.3.2 电流型单级高频链逆变器拓扑18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 基于反激式的并网微逆变器20-30
• 3.1 单端反激式微逆变器20-22
• 3.2 交错并联反激式微逆变器22-29
• 3.2.1 交错并联反激式微逆变器的电路结构及原理22-24
• 3.2.2 交错并联反激式逆变器的变压器参数设计24-26
• 3.2.3 交错反激变换器的控制方式26-29
• 3.3 本章小结29-30
• 4 最大功率跟踪技术30-45
• 4.1 太阳能电池模型特性30-35
• 4.1.1 太阳能电池板数学模型30-33
• 4.1.2 光伏电池的仿真建模33-34
• 4.1.3 Boost变换器实现光伏MPPT34-35
• 4.2 光照强度和温度对最大功率点的影响35-37
• 4.3 常见的最大功率点跟踪方法37-41
• 4.3.1 恒电压法37
• 4.3.2 电导增量法37-39
• 4.3.3 模糊逻辑控制法39
• 4.3.4 扰动观察法39-41
• 4.4 自适应变步长扰动观察法41-42
• 4.5 仿真验证42-43
• 4.6 本章小结43-45
• 5 二次功率扰动及功率解耦技术45-56
• 5.1 二次功率扰动及功率解耦原理45-47
• 5.2 不同功率解耦电路拓扑结构研究47-48
• 5.3 反激式微逆变器中功率解耦的研究48-53
• 5.3.1 单端式反激变换器解耦电路工作过程48-51
• 5.3.2 交错并联反激变换器解耦电路控制51-53
• 5.4 仿真验证53-55
• 5.5 本章小结55-56
• 6 交错并联反激式微逆变器的设计与实现56-77
• 6.1 反激式并网微逆变器设计参数要求56-57
• 6.2 主要器件选型57-59
• 6.2.1 主开关MOSFET的选择57-58
• 6.2.2 输入解耦电容选择58
• 6.2.3 反激变流器中副边二极管的选择58
• 6.2.4 桥式逆变电路开关管的选择58-59
• 6.2.5 主控芯片的选择59
• 6.3 反激式变压器设计59-63
• 6.3.1 确定变压器的磁芯和初级线圈的匝数60-61
• 6.3.2 根据输出电流的有效值确定绕组的导线直径61-62
• 6.3.3 窗口校正62-63
• 6.4 控制及辅助电路设计63-69
• 6.4.1 PV侧电压检测电路63
• 6.4.2 MOSFET的驱动电路63-64
• 6.4.3 交流侧电压过零点测电路64-65
• 6.4.4 交流侧电压检测电路65-66
• 6.4.5 交流侧电流检测电路66-67
• 6.4.6 变压器原边开关管中的电流检测电路67-68
• 6.4.7 全桥驱动电路68-69
• 6.4.8 电源管理电路69
• 6.5 系统软件设计69-73
• 6.5.1 软件开发平台简介69-70
• 6.5.2 系统软件设计70-73
• 6.6 仿真及实验结果分析73-76
• 6.6.1 仿真验证结果73-74
• 6.6.2 实验结果74-76
• 6.7 本章小结76-77
• 7 总结与展望77-79
• 7.1 工作总结77
• 7.2 展望77-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文82-83
• 致谢83-85

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

太阳能光伏发电技术现状及产业发展    孟强;

光伏并网微逆变器研究中的关键技术    黄红桥;危韧勇;陈有根;杨金;

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪    刘邦银;段善旭;刘飞;徐鹏威;

交错反激式光伏并网逆变器控制策略研究    赖良发;苏建徽;刘芳;胡安平;

关于光伏阵列的MPPT算法综述    陈科;范兴明;黎珏强;韦颖龙;

反激式光伏微型逆变器的研究    高文祥;王明渝;刘洋;付炎炎;

基于PIC33FJ16GS504的数字电源设计    韩冬林;

光伏电池输出特性与最大功率跟踪的仿真分析    禹华军,潘俊民

太阳能光伏发电产业发展综述    胡兴军;

太阳能开发利用的现状及发展趋势    高峰,孙成权,刘全根

基于MATLAB的Buck/Boost直流变换器仿真    韩学民;

基于自调整模糊控制的直线电机矢量控制系统    周娟利;党智乾;

基于ADVISOR的电动汽车性能仿真研究    刘灵芝;

MATLAB在光学实验中的应用    陈小莉,钟生海

中国新农村清洁能源建设探析    郭昊坤;吴军基;陆娴;

光伏产业链中多晶硅产业SCP范式分析    郑谦;郝世绵;奚雷;

移相控制软切换PWM开关电源设计    解凌云,丁然

太阳电池的负载匹配理论与负载变换技术    王康模;陈长缨;于志刚;刘兴华;刘小冲;赵俊;

ITO/Si/Al结构太阳电池pn结光电特性仿真研究    施敏;王强;孙玲;

基于电流单参量控制的MPPT系统的设计    洪岳;陈长缨;王康模;邓韡;傅倩;

基于STM32纯电动汽车电驱控制研究    胡伟明;

基于OIF-Elman网络的光伏电源最大功率点跟踪方法研究    苏刚;龚威;潘雷;高瑞;王贝贝;

双馈风力发电系统中整流电路控制策略研究    张海光;沈艳霞;纪志成;周文晶;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

一种新型的煤矿井下矿灯充电系统设计    周跃进;汪云甲;夏雯;

直接转矩控制在拖动技术中的仿真与分析    黄波;林健;

气体增压器充气过程动态仿真研究    王海涛;熊伟;李中华;

接地故障分析及其电气火灾传播特征    赵长征;王新明;于丽丽;刘岩;任和;马少华;

含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真    董旭柱;雷金勇;饶宏;黄晓东;刘怡;李鹏;

参数自整定模糊PID微型燃机转速控制系统的设计    曲娜;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

抗强振动干扰数字涡街流量计信号处理方法研究与低功耗实现    罗清林

基于混合系统理论的混合动力客车控制策略和参数优化研究    尹安东

数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用    杨金辉

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究    张红兵

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

钢板磁悬浮系统控制    李奇南

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计    刘鲁艳

公路桥梁车桥耦合振动分析    章长玖

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

助行机器人机构设计及样机研制    彭锦波

基于DSP和模糊PID的稳定平台的设计    陈猛

大功率软开关氙灯电源的研究    韩春霞

GF-IMU的误差估计和补偿算法研究    贾渤

光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究    雷元超,陈春根,沈骏,黄跃杰,陈国呈

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统    吴理博;赵争鸣;刘建政;王健;袁立强;

SiC功率半导体器件的优势及发展前景    刘忠立;

GaN基功率器件技术及其对未来与太阳能电网关联的高效微逆变器、功率优化器和组串逆变器的影响    Alberto Guerra;Jason Zhang;刘钺杨;李兴鲁;吴郁;

基于最优梯度法MPPT的三相光伏并网逆变器    官二勇;宋平岗;叶满园;

几种光伏系统MPPT方法的分析比较及改进    徐鹏威;刘飞;刘邦银;段善旭;

反激型电流源高频环节光伏并网逆变器研究    丰瀚麟;肖华锋;谢少军;贡力;

基于模糊控制的光伏系统MPPT    陈广华;杨海柱;

基于特性参数的太阳能电池和光伏阵列建模    谢柱;郑连清;

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

单相非隔离型光伏并网逆变器的研究    孙龙林

并网逆变器电流控制技术的研究    徐志英

多功能开关电源的研究    魏伟;胡玮;魏岚婕;

单相串联电压质量补偿器控制器的研究    杨潮,韩英铎,马维新

一种基于FPGA的谐振型逆变器控制电路的分析和实现    张春雨;彭咏龙;张智娟;

基于免疫遗传算法的逆变器控制    袁佳歆;陈柏超;田翠华;贾嘉斌;

吸收式冷藏箱逆变电源控制系统    李鑫;朱建华;岑盈盈;

基于根轨迹的单相逆变器PID控制器设计    金园园;王正仕;陈辉明;刘欢;

免疫遗传算法在逆变器开关优化中的应用    王健;陈强;

基于分布式发电的并网逆变器控制方案优化    董超;邱创;

离网型风力发电系统逆变器控制技术研究    曾嵘;年珩;

电流滞环跟踪PWM逆变器控制仿真研究    赵卓鹏;贾石峰;

基于SVPWM的优化Z源逆变器控制方法研究    马文忠;张红梅;张伟;李耀荣;王志;吴海波;

1kW潮流能发电装置逆变器SVPWM技术的研究与应用    张少杰;段铁群;杨勇;张亮;

一种新型的光伏逆变器SHE-PWM开关模式研究    胡存刚;

交流伺服系统逆变器死区效应分析及其补偿策略    裘君;赵光宙;刘栋良;王家军;

基于非正交坐标系的三电平逆变器控制策略研究    祝龙记;张立;

基于模数混合FPGA的标准正弦波逆变器设计    廖家平;张友奖;姚铭;

级联式多电平逆变器控制方法研究    徐忆平;李明;朱美强;

基于状态空间平均法的光伏并网逆变器控制建模(英文)    杨海柱;金新民;

干熄焦提升机的电气控制与故障分析    朱冬平;李航飞;

一种交流光伏模块系统拓扑建模和仿真    王洪礼;陈阿莲;张承慧;

MCU节能应用是热点 厂家力推低功耗产品    冯晓伟

抽油机有了专用节电装置    焦念友

300W高效率逆变电源板    广东 华田

SAMSUNG X10北京现代－索纳塔    

中外迅驰笔记本大比拼    

爱克赛Powerware 9305-130彰显技术优势    曾宪勇　

长岭进军新能源产业    本报记者 孟民

安凯两款新能源客车通过科技成果鉴定    程露

微网逆变器的控制策略及组网特性研究    杜燕

Z源逆变器研究    汤雨

分布式发电多逆变器并网孤岛检测技术研究    谢东

PWM逆变器的控制及并联运行控制研究    何中一

微网孤岛运行模式下阻抗匹配关系和混杂特性研究    姜世公

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

微网系统并/离网特性与控制策略研究    黄杏

微电网多参数特性分析及其测控方法研究    朱艳萍

非线性负载条件下的逆变器特性研究    陈敏

基于分布式电源的微网控制及运行优化研究    赵耀

基于Z源逆变器的光伏发电系统研究    王君惠

兆瓦级风力发电逆变器的研究    尹越

基于Z源逆变器的直驱式方波永磁同步风力发电系统研究    欧阳桂泉

小功率全桥光伏并网型逆变器的技术研究    周国祥

柔性逆变器控制策略研究及其Matlab/Simulink仿真实现    皮海燕

基于PEBB的光伏逆变器关键技术研究    张晨云

多模块并联DC/AC电力变换技术研究    吕世家

基于Quasi-Z源逆变器的光伏发电系统    李丰林

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

逆变器控制及其并联技术的研究    朱志杰