光伏发电系统中移相全桥变换器的研究

【摘要】：在传统燃料能源日益枯竭的今天，光伏发电技术以其无与伦比的优势，得到了国内外广泛的关注与发展。软开关技术的发展，大大减小了变换器装置的尺寸重量、提高了它的整体效率。结合以上两种技术，本文对光伏发电系统中移相全桥DC/DC变换器进行了详细的分析与设计。 为保证光伏阵列始终能有最大功率输出，本文简单介绍了几种最大功率点跟踪（MPPT）方法，分析比较了常用于实现光伏阵列最大功率点跟踪的Buck电路和Boost电路，并给出了应用Boost电路实现光伏阵列MPPT的控制框图。由于基本移相全桥ZVS和基本移相全桥ZCS变换器存在的固有缺陷，本文选取了滞后桥臂串联二极管的移相全桥ZVZCS拓扑结构为主电路结构，详细论述了其基本工作原理及工作过程，并给出了主电路中各个元器件的设计与选择。 本文对移相全桥ZVZCS变换器进行了小信号建模与分析，在此基础上，采用瞬时反馈的控制方法，给出了其电压外环与电流内环双闭环反馈回路，进而设计出了以UC3875为主控制芯片的控制系统。通过该控制策略，不仅大幅度降低了电路内部的循环能量、减小占空比丢失、其软开关范围不受电压和负载的影响，而且该系统具有动态响应快、系统性能稳定的优点。最后通过Saber仿真软件对系统进行仿真，并给出仿真结果，验证了该系统的正确性与可行性，在中大功率场合也有重要的实用参考价值。 【关键词】：移相全桥变换器 零电压零电流开关 最大功率点跟踪 电压电流双闭环
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 引言8
• 1.2 我国太阳能光伏发电的现状与前景8-9
• 1.3 光伏发电系统概述9-11
• 1.4 软开关技术的出现11-12
• 1.5 研究的意义与内容12-15
• 第二章 光伏阵列的最大功率点跟踪分析15-25
• 2.1 光伏阵列的特性分析15-18
• 2.1.1 光伏阵列的等效模型15-16
• 2.1.2 光伏阵列的输出特性16-18
• 2.2 最大功率点跟踪方法18-21
• 2.2.1 固定电压法18
• 2.2.2 扰动观察法18-19
• 2.2.3 电导增量法19-21
• 2.3 DC/DC 变换电路用于实现光伏阵列 MPPT 的分析21-24
• 2.3.1 Buck 电路21-22
• 2.3.2 Boost 电路22-23
• 2.3.3 Boost 电路用于光伏阵列的 MPPT23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 移相全桥变换器的工作原理及主电路的设计25-45
• 3.1 软开关变换器25-26
• 3.2 移相全桥 PWM 变换器26-29
• 3.2.1 基本移相全桥 ZVS PWM DC/DC 变换器26-28
• 3.2.2 基本移相全桥 ZCS PWM DC/DC 变换器28-29
• 3.3 移相全桥 ZVZCS PWM DC/DC 变换器的原理分析29-35
• 3.3.1 移相全桥 ZVZCS PWM DC/DC 变换器的工作过程29-34
• 3.3.2 超前桥臂实现 ZVS 的条件34
• 3.3.3 滞后桥臂实现 ZCS 的条件34-35
• 3.3.4 变压器最大占空比和滞后桥臂的电压应力35
• 3.4 主电路的设计35-44
• 3.4.1 高频变压器的设计35-39
• 3.4.2 输出滤波电感的设计39-40
• 3.4.3 输出滤波电容的选择40-41
• 3.4.4 主功率管的选择41
• 3.4.5 整流二极管的选择41-42
• 3.4.6 谐振电感（变压器漏感）的选择42-43
• 3.4.7 阻断电容的选择43
• 3.4.8 超前桥臂功率开关管并联电容的选择43-44
• 3.4.9 滞后桥臂功率开关管串联二极管的选择44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 控制系统的设计45-55
• 4.1 移相全桥 ZVZCS 变换器的小信号建模与分析45-48
• 4.2 控制系统反馈环路的设计48-52
• 4.3 UC3875 外围电路的设计52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 系统仿真结果55-63
• 5.1 系统仿真波形及其分析55-62
• 5.2 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-64
• 参考文献64-66
• 附录 1 攻读硕士学位期间撰写的论文66-67
• 致谢67

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