光伏发电系统中离网逆变器的研究

【摘要】：能源危机和环境污染问题日趋严重,制约着人类社会的可持续发展。为了有效应对这两大问题,新能源尤其是太阳能的利用得到了世界各国的重视。太阳能最重要的应用领域和研究热点之一是光伏发电。光伏逆变器作为光伏发电系统中实现电能转换的核心部件,对整个系统的性能和成本有很大影响。因此,研究逆变器的拓扑结构和数字控制策略,对于光伏发电系统经济安全可靠运行具有重要意义。 本文研究了一种两级结构的逆变器,前级为交错并联全桥LLC谐振电路,后级为全桥逆变电路。首先研究了全桥LLC谐振电路的工作原理,在此基础上分析了其直流电压增益,谐振参数对变换器的影响,空载和短路特性,并给出了谐振参数的设计方法。然后建立了后级全桥逆变器的数学模型,分析了二阶LC滤波器的特性。在此基础上研究了基于电感电流输出电压双环反馈的控制策略,给出了模拟控制器的设计方法,并把它离散化为数字控制器。 最后,在理论分析和参数设计的基础上,设计了一台1kW的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性和设计方案的可行性。 【关键词】：LLC谐振 软开关 逆变器 双环控制 LC滤波器
【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】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 背景和意义9-10
• 1.2 国内外光伏产业现状10-11
• 1.3 光伏逆变器的研究现状11-19
• 1.3.1 光伏发电系统11-12
• 1.3.2 DC/DC变换器拓扑结构12-15
• 1.3.3 光伏逆变器数字控制策略15-19
• 1.4 本文的主要研究内容19-20
• 2 全桥LLC谐振电路原理与设计20-43
• 2.1 离网逆变器整体设计方案20
• 2.2 全桥LLC谐振变换器工作原理20-29
• 2.2.1 f_m21-25
• 2.2.2 f=f_r时的电路工作工程25
• 2.2.3 f>f_r时的电路工作工程25-29
• 2.3 全桥LLC谐振电路特性分析29-36
• 2.3.1 全桥LLC谐振电路的直流增益29-32
• 2.3.2 谐振参数对变换器的影响32-33
• 2.3.3 谐振网络的输入阻抗33-35
• 2.3.4 空载和短路特性35-36
• 2.4 零电压开通条件36-38
• 2.5 谐振参数的设计38-39
• 2.6 主电路元件的应力分析与设计39-41
• 2.7 控制和驱动电路的设计41-43
• 3 单相逆变器的控制与设计43-56
• 3.1 单相逆变器的数学模型43-44
• 3.2 输出LC滤波器的设计44-47
• 3.3 控制参数设计47-51
• 3.3.1 电流内环PI参数设计47-49
• 3.3.2 电压外环PI参数设计49-51
• 3.4 模拟控制器的离散化51-52
• 3.5 采样调理电路设计52-53
• 3.6 软件设计53-56
• 3.6.1 TMS320F2802x DSP介绍53-54
• 3.6.2 程序设计要点54-56
• 4 实验结果与分析56-62
• 4.1 实验样机与电路参数56-57
• 4.2 全桥LLC谐振电路实验波形与分析57-59
• 4.3 逆变器实验波形与分析59-62
• 5 总结与展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 作者简历68

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