一种应用于光伏并网微型逆变器的功率解耦技术

【摘要】：世界能源需求稳步上升,而传统不可再生能源的有限性和开发利用中产生的环境问题日益突出,使新型可再生能源的应用引起广泛重视。利用太阳能光伏并网发电是解决能源危机和环境污染问题的一种有效方式。微型逆变器具有能量利用率高、可扩展性好、安装成本低、易于维护等优点,在未来光伏并网发电系统中的应用前景越来越广阔。 在光伏并网发电系统中,光伏组件输出平滑直流的功率,而传输到电网的瞬时功率却呈现周期性脉动。通常,将大容量的电解电容并联在光伏组件两侧,来实现光伏组件输出功率与并网逆变器输出功率的解耦。然而电解电容的引入缩短了逆变器系统的整体寿命,也降低了光伏并网系统的可靠性。因而降低解耦电容容值,从而使用小容量、长寿命的电容如薄膜电容来替代电解电容,以延长逆变器的整体使用寿命非常关键。 本文从功率解耦的原理出发,推导出减小解耦电容的理论依据。然后对国内外发展的功率解耦技术进行了详细分析和介绍,根据解耦电容在系统中的不同位置将其分为光伏组件输出侧的解耦、直流母线上的解耦和三端口解耦三类,对每种类型的解耦技术进行比较研究,指出优缺点,得出对解耦有指导意义的结论。 本文以反激式光伏并网微型逆变器为基础,研究了一种功率解耦电路。结合对功率解耦技术的分析和反激变换器的特点,采用光伏组件输出侧的解耦方式。文中详细分析了解耦电路的工作过程,对解耦电路的设计特殊性进行了探讨,有利于更深入的研究。本文详细介绍了光伏并网微型逆变器中功率解耦部分的软硬件设计流程,给出参数设计结果,分析了数字控制方法的实现。根据上述拓扑和控制方法分析,对带有该解耦电路的光伏并网微型逆变器进行了仿真和实验,结果验证了理论分析的结果,证明了解耦电路的有效性。 最后基于本文的研究工作,对应用于光伏并网微型逆变器的功率解耦技术做了一些总结和展望。 【关键词】：功率解耦 光伏并网 微型逆变器 电解电容
【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4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 当今世界能源形势8-10
• 1.2 可再生能源及太阳能光伏发电的发展与现状10-14
• 1.2.1 可再生能源发展与现状10-11
• 1.2.2 国内外太阳能光伏发电现状11-14
• 1.3 光伏并网发电系统14-20
• 1.3.1 光伏并网发电系统概述14
• 1.3.2 光伏发电系统对并网逆变器的要求14-15
• 1.3.3 光伏并网逆变器的发展15-19
• 1.3.4 光伏并网微型逆变器的优点及解耦问题19-20
• 1.4 本课题的研究内容20-21
• 第二章 光伏并网微型逆变器中功率解耦技术的研究21-34
• 2.1 功率解耦原理21-24
• 2.2 光伏并网微型逆变器中功率解耦拓扑研究24-30
• 2.3 比较与讨论30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 一种应用于光伏并网微型逆变器的功率解耦电路分析与设计34-56
• 3.1 反激式光伏并网微型逆变器的分析34-35
• 3.2 解耦电路工作原理及拓扑分析35-42
• 3.3 功率解耦电路的设计特殊性42-43
• 3.4 100W带有功率解耦电路的微型光伏并网逆变器设计43-54
• 3.4.1 微型逆变器设计要求43-44
• 3.4.2 反激变换器变压器设计44-45
• 3.4.3 解耦电路中电感设计45-47
• 3.4.4 解耦电路中解耦电容的选取47-50
• 3.4.5 元器件选取50
• 3.4.6 驱动电路设计50-53
• 3.4.7 保护电路设计53
• 3.4.8 基于FPGA控制电路设计53-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第四章 功率解耦电路控制策略设计与实验结果56-69
• 4.1 解耦电路控制策略56-58
• 4.2 100W系统仿真与分析58-64
• 4.3 实验结果与分析64-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士期间取得的成果75-76
• 致谢76

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