光伏离网逆变系统的传导电磁干扰技术研究

【摘要】：随着光伏产业的不断发展,离网逆变装置的应用越来越广泛,其电磁兼容问题也引起了更多的关注。本文研究了基于光伏离网逆变装置的传导EMI相关问题,主要包括光伏离网逆变装置的设计和传导EMI试验平台的构建,交流、直流线性阻抗稳定网络的校准补偿以及传导EMI机理分析和噪声抑制这几个方面的内容。 论文首先阐述了电磁兼容的标准,重点论述了离网逆变系统的干扰机理和抑制技术的研究现状。选取传统的两级式逆变系统结构,构建了基于BOOST升压电路的单相离网逆变系统,分析了SPWM控制的基本原理。结合频谱仪、AC-LISN、DC-LISN、噪声分离网络等测试仪器,构建了一套完整的传导EMI测试平台,能够分别测量DC-DC变换模块,DC-AC输出端口及负载端处噪声,以便于对比分析各种噪声的机理特征。 论文重点研究了线阻抗稳定网络(LISN)的校准技术。对于交流噪声测量,往往采用AC-LISN。本文结合国家标准GB/T6113.102-2008全面系统地描述了AC-LISN的性能,归纳提出了AC-LISN的计量特性参数,结合MATLAB仿真研究生了AC-LISN四个主要参数的高频特性模型,给出了相应参数在测量中的校准方法,以及外界干扰如金属板件影响等特殊情况的处理方式。对于直流侧噪声测量,往往采用DC-LISN,本文阐明了光伏离网逆变系统直流噪声的测量方法,分析了在直流噪声的测量中测量仪器等可能产生的相应影响,结合波反射和S参数理论研究了DC-LISN测量校准技术,主要包括DC-LISN在插入损耗、内阻抗测量中的校准应用,同时分析了波的二次反射作用并给出了相应的校准补偿公式。 此外,本文分析了逆变系统中DC-DC及DC-AC环节中各自噪声的产生机理,并给出了对应的噪声模型。研究了光伏离网逆变系统的传导EMI噪声抑制技术,分析了电阻、电容、电感的高频特性,研究了共模扼流圈、磁珠、铁氧体磁环等在噪声抑制中的作用。重点阐明了滤波器的设计和缓冲电路在传导噪声抑制中的作用。针对制作的光伏离网逆变系统模块分别设计交流EMI和直流EMI滤波器,以使对应模块噪声满足标准GB9254-2008限值的要求。 【关键词】：光伏离网逆变 传导电磁干扰 噪声机理 AC-LISN DC-LISN 校准补偿
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 电磁兼容概述9-10
• 1.2 电磁兼容标准10-11
• 1.3 线阻抗稳定网络校准研究现状11-12
• 1.4 光伏离网逆变系统的传导EMI机理及抑制技术研究现状12-14
• 1.5 本课题研究的内容和意义14-16
• 第2章 光伏离网逆变系统的设计及传导EMI测试平台构建16-25
• 2.1 逆变系统的主要组成形式16-19
• 2.1.1 单相离网逆变器拓扑结构选择16-17
• 2.1.2 脉宽调制控制原理分析17-19
• 2.2 逆变系统的构建19-23
• 2.2.1 DC-DC升压环节的实现19-21
• 2.2.2 DC-AC主电路及滤波的实现21-23
• 2.3 逆变系统的传导EMI测试平台构建23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 AC-LISN校准技术研究25-37
• 3.1 AC-LISN校准技术的理论分析25-32
• 3.1.1 线阻抗稳定网络定义25
• 3.1.2 线阻抗稳定网络等效原理图25-26
• 3.1.3 寄生参数建模26
• 3.1.4 测量特性参数的定义说明26-28
• 3.1.5 特性参数公式推导28-30
• 3.1.6 接地和外界金属板作用的分析30-32
• 3.2 基于寄生参数分析的MATLAB仿真32-36
• 3.2.1 分压系数的MATLAB仿真32-33
• 3.2.2 隔离度的MATLAB仿真33-34
• 3.2.3 串扰的MATLAB仿真34-35
• 3.2.4 阻抗的MATLAB仿真35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 DC-LISN校准技术研究37-49
• 4.1 逆变系统直流侧传导EMI测试系统构成37
• 4.2 逆变系统直流侧传导EMI产生原因及影响分析37-38
• 4.3 S参数的定义及测试原理38-42
• 4.3.1 S参数的基本定义38-39
• 4.3.2 基于S参数的内阻抗测试原理39-42
• 4.4 波反射理论42-43
• 4.5 校准技术的测试应用43-46
• 4.5.1 基于A参数的DC-LISN插入损耗测量43-44
• 4.5.2 基于S参数的DC-LISN内阻抗测量44-45
• 4.5.3 基于S参数的光伏发电端内阻抗测量45-46
• 4.5.4 基于S参数的逆变主电路及控制端内阻抗测量46
• 4.6 波反射的校准补偿46-48
• 4.7 本章小结48-49
• 第5章 光伏离网逆变系统的传导EMI诊断与抑制研究49-67
• 5.1 逆变系统的传导EMI机理分析49-53
• 5.1.1 DC-DC环节噪声机理分析49-51
• 5.1.2 DC-AC环节噪声机理分析51-53
• 5.2 逆变系统的传导EMI抑制技术研究53-61
• 5.2.1 滤波元器特性研究54-56
• 5.2.2 滤波器56-59
• 5.2.3 缓冲电路抑制效能研究59-61
• 5.3 逆变系统交流侧传导EMI抑制实例61-64
• 5.3.1 交流EMI测试结果及干扰机理分析61-62
• 5.3.2 交流EMI抑制措施及抑制结果62-64
• 5.4 逆变系统直流侧传导EMI抑制实例64-66
• 5.4.1 直流EMI测试结果及干扰机理分析64
• 5.4.2 直流EMI抑制措施及抑制结果64-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第6章 总结67-68
• 6.1 论文总结67
• 6.2 研究展望67-68
• 参考文献68-71
• 在读期间发表的学术论文及研究成果71-72
• 致谢72

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