光伏并网微逆变器的研制

【摘要】：随着经济的发展,能源的需求是急剧上升,传统的能源不能满足社会的发展的需求,传统的一次能源随着开采量的增加而越来越少,并且传统能源污染性大,对环境的破坏性大,于是新型能源被研制和开发,像太阳能,风能,潮汐,核能等新型能源的应用范围在扩大。太阳能是一种取之不尽,用之不竭的无污染的再生能源,成为新型能源的研究热点。随着科技的进步,光伏电池正向低成本,高效率和高的可靠性发展。目前,由于光照不均匀出现的阴影和电池板的裂纹等原因,影响光伏电池的功率输出,为了克服这些影响,微逆变器与单个电池板进行结合,并且加入MPPT(最大功率点跟踪)设备,这样就可以提高电池板的输出效率了,并且这种组合较为灵活,可以模块化生产,故可以大力推广。本文的并网微逆变器的研制是以交错反激为研究对象,分析了工作原理,并对采用的控制技术,最大功率点跟踪以及孤岛检测方法进行了较为详细的分析和研究。首先介绍了微逆变器拓扑电路的选择,并分析了单端反激式变换电路的工作原理,对反激变换器工作在断续和连续工作模式的情况进行了比较,最终确定断续工作模式；对有源钳位反激逆换器进行了研究；对微逆变器的控制技术进行了研究分析和比较,来确定合理的控制方法和策略,确定了PI控制策略来作为控制器的控制方法；最大功率点跟踪是采用扰动观察法来实现的；反孤岛策略是采用无源主动式来进行孤岛检测的,确保了电路的正常运行以及设备的保护；然后用Matlab仿真软件对交错反激微逆变器系统建立模型并进行仿真,来验证理论的正确性；最后对交错反激微逆变器进行硬件设计与软件实现。 【关键词】：光伏发电 交错反激变换 微逆变器
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 课题研究的目的和意义12-14
• 1.2 反激式光伏并网微逆变器的发展现状14-18
• 1.2.1 微逆变器的研究现状14
• 1.2.2 反激式光伏并网微逆变器的几个关键技术14-16
• 1.2.3 单相光伏并网微型逆变器16-18
• 1.3 单相光伏并网微型逆变器18
• 1.3.1 微逆变器的由来18
• 1.3.2 微型逆变器的设计原则18
• 1.4 论文主要完成的内容18-20
• 2 基于反激变换器的光伏并网微逆变器20-32
• 2.1 微逆变器的拓扑电路20-21
• 2.2 单端反激式变换电路21-23
• 2.2.1 反激变换器连续工作模式22-23
• 2.2.2 反激变换器断续工作模式23
• 2.3 交错并联反激逆变器23-26
• 2.4 有源钳位反激逆变器26-29
• 2.5 本章小结29-32
• 3 微逆变器的控制技术32-46
• 3.1 电流补偿控制33-36
• 3.1.1 单频率的DCM的控制34-36
• 3.1.2 负载共享控制36
• 3.2 MPPT控制36-38
• 3.3 孤岛检测38-42
• 3.3.1 无源检测39-40
• 3.3.2 有源检测40
• 3.3.3 无源主动式孤岛检测40-42
• 3.4 功率解耦技术42-44
• 3.4.1 功率解耦原理42-43
• 3.4.2 功率解耦方法43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 4 交错反激式微逆变器系统的建模及仿真46-54
• 4.1 光伏电池模型46-49
• 4.2 系统建模和仿真及分析49-52
• 4.2.1 PWM模块建模49-50
• 4.2.2 MPPT仿真50-51
• 4.2.3 孤岛检测仿真51-52
• 4.3 本章小结52-54
• 5 微逆变器的电路设计54-69
• 5.1 主要元器件的选择54-58
• 5.1.1 反激变压器的选择54-56
• 5.1.2 开关管MOSFET的选择56-57
• 5.1.3 去耦电容的选择57-58
• 5.1.4 有源钳位电路58
• 5.2 硬件电路的设计58-63
• 5.2.1 硬件电路的设计58-60
• 5.2.2 主开关管驱动电路60-61
• 5.2.3 电网电压的过零检测61-62
• 5.2.4 PV电池电压采样62-63
• 5.3 软件的控制实现63-67
• 5.3.1 主控芯片63-64
• 5.3.2 软件设计64-67
• 5.4 本章小结67-69
• 6 结论与展望69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 作者简介及读研期间主要科研成果77

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