单相光伏并网发电系统中DC/DC变换器的设计与优化

【摘要】： 在能源枯竭与环境污染日益严重的今天，太阳能作为清洁的可再生能源，日益受到国际社会的广泛关注。近几十年来，太阳能光伏发电技术得到了前所未有的发展，已经成为当今利用太阳能最主要的方式之一。 本文主要研究可调度式光伏并网发电系统，由于可调度式光伏并网发电系统中有一个能量储存的环节，所以整个系统存在多个直流电压变换的场合。 本文详细研究了可调度式光伏并网发电系统中各个不同直流电压变换场合的特点，并对其进行了设计与优化，主要内容如下： (1)设计了前级Boost升压电路。讨论了适用于此场合的DC／DC变换器的特点，并且研究了后级逆变器引入的100Hz低频纹波问题，采用平均电流模式控制，减小了后级逆变器引入的低频纹波对整个系统的影响。 (2)设计了48V-400V的放电电路。在分析普通Boost变换器在高电压增益场合的缺点的基础上，采用了高增益耦合电感Boost变换电路。介绍了耦合电感在不隔离型变换器中的物理意义，采用一种在输出侧增加等效电压源的方法，拓展了不隔离型变换器的升压增益。 (3)设计了400V-48V 540W半桥充电器。分析了可调度式光伏并网发电系统中蓄电池类型的选择，并结合光伏发电系统的应用特点，对蓄电池的几种充电方式进行了讨论，最后给出了恒流转恒压的两阶段铅酸蓄电池充电器的详细设计过程。 【关键词】：光伏并网系统 Boost 耦合电感 高增益 半桥
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-17
• 1.1 光伏发电的背景与意义7-9
• 1.1.1 开发太阳能的紧迫性7-8
• 1.1.2 太阳能是不可再生能源的主要替代能源8-9
• 1.2 光伏发电的发展和现状9-12
• 1.2.1 国外光伏发电的发展及现状9-10
• 1.2.2 我国光伏发电的发展及现状10-12
• 1.3 光伏发电技术概述12-15
• 1.3.1 独立式光伏发电系统12-13
• 1.3.2 光伏并网发电系统13-15
• 1.3.2.1 可调度式和不可调度式并网发电系统的特点14-15
• 1.4 本文所做工作15-17
• 第2章 光伏系统中前级升压电路设计17-38
• 2.1 拓扑选择17-21
• 2.1.1 普通单相Boost变换器17-18
• 2.1.2 交错并联Boost变换电路18-20
• 2.1.3 拓扑比较20-21
• 2.2 Boost主电路设计21-26
• 2.3 单相逆变器对前级Boost变换器的影响26-27
• 2.4 Boost输出直流母线电容影响27-29
• 2.5 平均电流模式补偿网络设计29-35
• 2.5.1 电流内环设计31-32
• 2.5.2 电压外环设计32-35
• 2.6 仿真与实验结果35-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 光伏系统中放电电路设计38-62
• 3.1 高增益DC/DC变换器拓扑39-44
• 3.1.1 全桥变换器39-40
• 3.1.2 推挽变换器40
• 3.1.3 半桥变换器40-41
• 3.1.4 Boost类升压变换器41-43
• 3.1.5 各种适用拓扑比较43-44
• 3.2 等效电压源法在Boost变换器中的应用44-46
• 3.3 电路工作原理与特点46-53
• 3.3.1 工作原理46-50
• 3.3.2 电路特点讨论50-53
• 3.4 主电路设计53-55
• 3.5 电路损耗估计55-58
• 3.5.1 MOSFET55-56
• 3.5.2 二极管损耗56
• 3.5.3 耦合电感损耗56-58
• 3.6 仿真与实验波形58-61
• 3.7 本章小结61-62
• 第4章 光伏系统中充电电路设计62-78
• 4.1 储能蓄电池的选择63-64
• 4.2 充电方式的选择64-67
• 4.3 主电路设计67-72
• 4.4 控制与保护电路设计72-75
• 4.5 实验结果75-77
• 4.6 本章小结77-78
• 第5章 总结与展望78-80
• 5.1 全文总结78
• 5.2 工作的不足与展望78-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间的发表论文83-84
• 附录84-90
• 附图1 Boost主电路原理图84-85
• 附图2 Boost控制电路原理图85-86
• 附图3 Boost逆变器级联仿真原理图86-87
• 附图4 半桥充电器主电路原理图87-88
• 附图5 半桥充电器控制电路原理图88-89
• 附图6 放电电路主电路原理图89-90
• 致谢90

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