单相单级光伏并网微逆变器的研究与实现

【摘要】：由于全球能源紧缺及环境污染等问题的日益加重，光伏发电因其清洁、便利、高效、安全等优势已然成为世界各国普遍关注与重点发展的新兴产业。其中适用于分布式光伏发电的模块化微逆变器成为当下国内外研究的热点。本课题针对单相单级光伏并网发电微逆变器的拓扑及控制方案进行研究。 首先，本文对单相单级光伏并网微逆变器进行整体方案设计。采用有源箝位交错并联反激变换器加工频转向桥电路作为微逆变器的电路主拓扑；采用全数字控制策略实现对全系统的闭环控制。 其次，对单相单级光伏并网微逆变器进行详细的硬件设计。通过理论分析计算、器件参数定标等设计了可靠、安全、高效的硬件电路，包括主功率电路、DSC数字信号控制电路、模拟信号采样调理电路、保护电路等。 本文根据设计指标要求对全数字控制方案进行了详细的设计，对闭环并网电流数字控制技术、孤岛检测技术、MPPT技术做了研究，并进行了全数字控制方案的saber软件仿真，验证了全数字控制方案的可行性与适用性。 最后，制作了一台单相单级光伏并网微逆变器实验样机，测试结果表明，该微逆变器可以满足性能指标要求，具备良好的稳态性能和动态性能。 【关键词】：光伏发电 并网 微逆变器 反激变换器 数字控制 飞思卡尔DSC
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 能源危机与光伏发电13-18
• 1.1.1 光伏发电的研究背景与研究意义13
• 1.1.2 光伏产业的国内外发展概况13-15
• 1.1.3 光伏发电系统综述15-18
• 1.2 光伏并网微逆变器技术概况18-20
• 1.2.1 光伏并网逆变器拓扑结构研究现状18-19
• 1.2.2 单相单级光伏并网微逆变器的拓扑研究与控制策略19-20
• 1.3 本课题主要研究内容20-21
• 第二章 单相单级光伏并网微逆变器的总体方案设计21-32
• 2.1 单相单级光伏并网微逆变器的指标参数21
• 2.2 单相单级光伏并网微逆变器的总体设计方案21-31
• 2.2.1 单相单级光伏并网微逆变器的拓扑结构选择22-25
• 2.2.2 单相单级光伏并网微逆变器的控制策略选择25-29
• 2.2.3 单相单级光伏并网微逆变器数字信号控制器的研究29-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 单相单级光伏并网微逆变器的硬件设计32-51
• 3.1 主电路设计32-41
• 3.1.1 主功率电路的拓扑结构优化与工作原理分析32-35
• 3.1.2 主功率器件参数设计及选型设计35-41
• 3.2 数字信号控制电路硬件设计41-45
• 3.3 采样调理电路的设计45-46
• 3.4 驱动电路的设计46-47
• 3.5 辅助电源模块设计47-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 单相单级光伏并网微逆变器的数字控制方案设计51-67
• 4.1 数字控制方案的总体设计51
• 4.2 并网电流的闭环控制算法设计51-57
• 4.2.1 数字 PI 控制算法52-55
• 4.2.2 数字 PI 控制器的 saber 仿真55-57
• 4.3 数字锁相（PLL）与孤岛检测57-64
• 4.3.1 数字锁相及功率管驱动信号的生成57-59
• 4.3.2 DSC 驱动生成的原理59-61
• 4.3.3 孤岛检测技术61-64
• 4.4 最大功率点跟踪（MPPT）技术64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 样机测试与结果分析67-74
• 5.1 单相单级光伏并网微逆变器的实验波形67-71
• 5.2 实验数据结果分析71-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 本课题工作总结74
• 6.2 后期工作展望74-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文82

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