光伏DC/DC变换器效率优化的分析

【摘要】：随着世界能源危机和环境问题的日益严峻,人们对可再生能源寄予厚望。光伏发电作为一种重要的可再生能源日益受到人们的关注。但是由于受不同光照强度和负载的影响,光伏电池板的输出电压具有范围较宽的特点。宽范围的输出电压不能直接给负载供电,为了获得负载所需的电压,需要加入变换器,因此变换器的效率会影响整个系统的光电转化效率。因此作为光伏系统的变换器必须满足输入电压范围宽,变换效率高的特点。 光伏发电作为一种很有前途的清洁能源对人类社会的发展具有重要意义,本文第一章介绍了光伏逆变器的几种常见结构,然后对现有可用的隔离结构的DC/DC变换器进行比较,分析了各自的优缺点,并提出本文使用的拓扑结构。 本文的第二章主要对提出的变换器的工作原理进行分析,首先从变换器阶段分析入手,详细介绍变换器在各阶段的工作状态与等效电路。然后推导了变换器在全输入电压范围内实现软开关的条件。最后在LLC变换器直流增益的基础上,推导了变换器的直流增益模型。 本文第三章主要介绍变换器的设计方法。由于变换器参数的设计对变换器运行效率有决定性的影响,本章首先建立变换器的损耗模型。然后根据变换器参数对损耗的影响,选择对损耗有利的参数。同时,本章给出了变换器控制电路设计方案。 论文在上述分析研究的的基础上,研制了一台1kW实验样机,对变换器在全电压范围内进行了实验,验证了理论分析和设计的正确性。 【关键词】：DC/DC变换器 光伏发电 效率研究
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 光伏发电的意义9-11
• 1.1.1 能源危机9-10
• 1.1.2 环境问题与清洁能源10-11
• 1.1.3 光伏发电前景11
• 1.2 国内外技术现状与发展趋势11-14
• 1.2.1 光伏发电系统简介11-12
• 1.2.2 光伏逆变器的几种结构12-14
• 1.3 高频隔离型DC/DC拓扑14-18
• 1.4 选题意义与研究内容18-19
• 1.4.1 选题意义18
• 1.4.2 研究内容18-19
• 第2章 变换器工作原理分析19-37
• 2.1 变换器工作原理19-26
• 2.1.1 变换器拓扑结构19-21
• 2.1.2 变换器工作过程阶段分析21-26
• 2.2 电路软开关条件26-31
• 2.2.1 软开关阶段分析26-29
• 2.2.2 前置电感对软开关的影响29-31
• 2.3 电路稳态分析31-36
• 2.3.1 LLC电路增益31-34
• 2.3.2 电路增益模型34-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 变换器设计方法37-55
• 3.1 电路主要参数37-41
• 3.2 损耗模型及计算结果41-45
• 3.3 变换器设计方法45-50
• 3.3.1 直流母线电压选取45-46
• 3.3.2 激磁电感设计46-48
• 3.3.3 谐振电感电容的选取48-49
• 3.3.4 变换器参数设计举例49-50
• 3.4 控制电路设计50-54
• 3.4.1 驱动电路设计51-52
• 3.4.2 电压采样与保护电路设计52-53
• 3.4.3 过流保护电路53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 变换器实验验证55-61
• 4.1 实验方法55-56
• 4.2 软开关特性56-58
• 4.3 变换器效率58-59
• 4.4 增益曲线59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 总结与展望61-62
• 参考文献62-66
• 附录A LLC谐振变换器主要电路参数推导66-72
• 附录B 半桥桥臂开关管关断损耗72-73
• 攻读硕士学位期间发表论文73-74
• 致谢74

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