提升太阳能光伏发电逆变器效率的研究

【摘要】：针对提升太阳能光伏发电逆变器效率的问题，分析了国内外太阳能光伏发电现状，并根据太阳能光伏发电原理，对其进行了研究比较，采用降低驱动损耗和开关损耗的办法，来提升光伏发电逆变器的效率。 器件选择方面，应用较为广泛的场效应管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)进行性能比较，分别对其构成的逆变电路进行分析，选择性能好、损耗低的绝缘栅双极晶体管(IGBT)，作为驱动电路与逆变电路的功率开关管。驱动电路部分选择EXB841构成的集成电路，由于其自身拥有过电流保护电路，可以相对简化外部电路的设计，通过改变IGBT栅极上串联电阻的连接方式并加入二极管的方式，来优化EXB841构成的集成电路，进而达到减少驱动损耗的目的，最终提升驱动效率。 逆变电路部分，使用移相全桥零电压零电流电路结构，通过添加辅助电路可以减少一部分有效功率的损耗。采用移相控制技术的优点是等效开关频率加倍,而损耗不加倍，零电压零电流开关可以减小开关损耗，全桥逆变电路也优于推挽式逆变电路。运用三者结合的方式来优化太阳能光伏发电逆变器系统，从而减小逆变部分的开关损耗，提升了逆变部分的工作效率。 根据上述解决方案，经过部分实验研究，对降低整个系统的驱动损耗和开关损耗做了进一步验证，为提升太阳能光伏发电逆变器效率提供了参考依据。 【关键词】：太阳能 光伏系统 绝缘栅双极晶体管IGBT 逆变器
【学位授予单位】：辽宁石油化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 国内外太阳能光伏发电的发展现状10-12
• 1.1.1 国外太阳能光伏发电的发展现状10-12
• 1.1.2 国内太阳能光伏发电的发展现状12
• 1.2 本课题研究的意义与解决重点的问题12-13
• 1.3 论文的结构安排13-14
• 1.4 本章小结14-16
• 2 太阳能光伏发电原理16-22
• 2.1 太阳能光伏发电系统的分类16-18
• 2.1.1 并网光伏发电系统16-17
• 2.1.2 独立系统17
• 2.1.3 混合发电系统17-18
• 2.2 太阳能光伏发电的基本构造18-19
• 2.3 太阳能与自然因素的影响19-20
• 2.3.1 太阳的物理性质19
• 2.3.2 辐射资源与地理条件19-20
• 2.3.3 太阳能资源的分布20
• 2.4 本章小结20-22
• 3 光伏发电的几个研究方向22-42
• 3.1 太阳能电池22-26
• 3.1.1 影响太阳能电池的主要因素22-24
• 3.1.2 太阳能电池种类24-25
• 3.1.3 太阳能电池组件25-26
• 3.1.4 蓄电池26
• 3.2 最大功率点跟踪26-33
• 3.2.1 最大功率点跟踪的基本原理26-29
• 3.2.2 实现方法29-33
• 3.3 孤岛效应的防治33-35
• 3.3.1 孤岛效应产生的原因33-34
• 3.3.2 影响孤岛效应的因素34
• 3.3.3 检测孤岛效应技术的方法34-35
• 3.4 逆变电路的研究35-40
• 3.4.1 DC-DC 基本原理36-38
• 3.4.2 DC-AC 基本原理38-39
• 3.4.3 逆变技术的技术指标39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 MOSFET 与 IGBT 简单电路比较42-46
• 4.1 MOSFET 工作原理42
• 4.2 IGBT 工作原理42-43
• 4.3 简单电路的比较43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 5 驱动损耗46-52
• 5.1 IGBT 对驱动电路的要求46-48
• 5.2 EXB841 工作原理48-50
• 5.3 EXB841 驱动电路的改进50-51
• 5.4 本章小结51-52
• 6 开关损耗52-66
• 6.1 软开关52-54
• 6.2 移相全桥零电压(ZVS)脉宽调制电路54-56
• 6.3 移相全桥零电流(ZCS)脉宽调制电路56-57
• 6.4 一种改进的移相全桥零电压零电流(ZVZCS)脉宽调制电路57-64
• 6.4.1 实现零电压零电流(ZVZCS)开关相关方法58-59
• 6.4.2 移向控制方式59-60
• 6.4.3 辅助电路60-62
• 6.4.4 相关参数与实验结果62-64
• 6.5 本章小结64-66
• 7 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 附录72-74
• 致谢74-76
• 攻读学位期间发表的学术论文目录76

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