单相准Z源光伏并网逆变器研究

【摘要】：在分布式发电系统中，光伏并网逆变器是太阳能电池板与电网的连接桥梁，具有不可替代的作用。本文基于单相准Z源逆变器拓扑，分析了它的优缺点，提出了相应的控制策略，搭建了硬件平台。实验证明，该逆变器能时刻捕捉太阳能电池板的最大功率点，以单位功率因数向电网供电，并具有孤岛保护的功能。 首先，本文在详细分析准Z源逆变器的各种工作状态后，对主拓扑中的电感和电容参数进行了合理设计，并针对输出要求，设计了输出滤波器，搭建了系统的硬件平台。 其次，本文详细分析了准Z源逆变器的控制策略，采用简单升压调制法，以单极性SPWM调制方式，插入了预期的直通状态，实现了升降压的目的；提出了一种基于扰动观察法直接控制直通占空比的控制策略，完成了MPPT的功能；采用了电压电流双环控制策略，控制有源占空比，实现了以单位功率因数向电网馈电的目的。 然后，针对并网逆变器的几种锁相环技术进行了对比分析，结合单相同步锁相环以及三相同步锁相环的优缺点，提出了一种虚拟三相同步锁相环方法，并建立了该锁相环的环路模型，进行了稳定性分析，设计了控制器参数，最后给出了仿真和实际运行结果，证明了该锁相环具有较好的工作性能。 最后，针对准Z源逆变器，设计并实现了基于过/欠压、过/欠频的被动孤岛和主动移频法的主动孤岛相结合的控制方式，实现了孤岛保护功能。 【关键词】：准Z源逆变器 直通占空比 有源占空比 锁相环 孤岛保护
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题的来源及研究的目的和意义8
• 1.2 国内外研究现状及分析8-13
• 1.2.1 Z 源的提出及优缺点8-9
• 1.2.2 准 Z 源的提出及优缺点9-10
• 1.2.3 Z 源及准 Z 源的改进拓扑10-13
• 1.3 Z 源调制方式13-14
• 1.4 Z 源控制策略14-17
• 1.5 本课题研究的内容17-18
• 第2章 准 Z 源逆变器主拓扑研究及参数设计18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 准 Z 源逆变器工作状态分析18-20
• 2.3 准 Z 源逆变器拓扑参数设计20-24
• 2.3.1 准 Z 源阻抗网络电感与电容设计20-22
• 2.3.2 准 Z 源逆变器输出滤波器的设计22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 准 Z 源逆变器控制策略的研究及实现25-35
• 3.1 引言25
• 3.2 准 Z 源逆变器调制方式的分析及实现25-27
• 3.3 准 Z 源逆变器整体控制策略分析27-29
• 3.4 准 Z 源逆变器控制器的设计29-34
• 3.4.1 准 Z 源逆变器电流环控制器设计29-31
• 3.4.2 准 Z 源电容电压环控制器设计31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 准 Z 源逆变器锁相环方法研究35-49
• 4.1 引言35
• 4.2 锁相环原理35-41
• 4.2.1 过零检测法37
• 4.2.2 延迟 90°同步锁相法37-38
• 4.2.3 反 park 变换同步锁相法38-39
• 4.2.4 希尔伯特变换同步锁相法39
• 4.2.5 SOGI 变换同步锁相法39-40
• 4.2.6 虚拟三相同步锁相法40-41
• 4.3 虚拟三相同步锁相法控制器设计41-44
• 4.3.1 环路模型41-42
• 4.3.2 稳定性分析42
• 4.3.3 控制器参数设计及仿真结果分析42-44
• 4.4 锁相环的实现及结果分析44-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 准 Z 源逆变器的实现及实验结果49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 MPPT 的实现49-54
• 5.2.1 MPPT 简介49-50
• 5.2.2 准 Z 源逆变器 MPPT 控制策略分析50-51
• 5.2.3 MPPT 的硬件及软件实现51
• 5.2.4 MPPT 实验结果分析51-54
• 5.3 准 Z 源逆变器孤岛控制策略分析及实现54-57
• 5.3.1 被动孤岛的实现及实验结果54-55
• 5.3.2 主动孤岛的实现及实验结果55-57
• 5.4 本章小结57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

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