基于双向反激变换器的微功率光伏并网逆变器设计

【摘要】：光伏并网发电是解决全球能源危机的重要选择之一。传统的集中式光伏并网发电系统存在的问题日趋明显,而采用微功率逆变器的分布式并网系统具有抗局部阴影能力强、可靠性高、扩展灵活、易于配置等优点,成为当前研究的热点。光伏电池具有输出电压低、电压范围宽的特点,光伏逆变器应具有升压变换功能,而且基于安全性和可靠性的需要,逆变器应有高频变压器实现电气隔离。单级高频链接逆变器弥补了两级式的不足,在效率和功能上都有明显的提高。反激式拓扑可同时实现升压、隔离,且结构简洁、控制简单,是并网逆变器拓扑的较好选择。因此,本文采用双向反激变换器作为微功率光伏并网逆变器的拓扑。本文首先分别阐述微功率逆变器的发展和研究现状,论述了适合微功率逆变器主电路拓扑的特点。分析了差动控制和单边控制两种控制方式下双向反激逆变器的工作原理,得出单边控制的双向反激逆变器更适合用于微功率光伏并网系统。对并网电流环进行了建模、仿真,分别研究了反激变换器在DCM和CCM两种工作模式下实现单位功率因数电流型并网的控制策略,并研究了并网电流的过零点畸变问题。本文对最大功率跟踪(MPPT)进行了研究,与两级并网逆变系统不同,在单级并网逆变系统中,将MPPT设计为外环,由MPPT环产生并网电流内环的电流给定,在Matlab仿真环境下搭建了光伏电池模型,利用该模型和S函数编写了基于扰动观察法的MPPT算法,仿真实现了最大功率点跟踪。最后,本文对系统的硬件电路、参数和软件流程进行了设计。 【关键词】：微功率逆变器 光伏发电 双向反激变换器 MPPT
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景9-13
• 1.1.1 光伏发电的背景9-10
• 1.1.2 微功率逆变器的背景10-12
• 1.1.3 微功率逆变器主电路拓扑结构12-13
• 1.2 国内外现状和发展13-15
• 1.2.1 微功率逆变器的发展现状13-14
• 1.2.2 微功率逆变器的关键技术14-15
• 1.3 研究主要内容15-16
• 第2章 双向反激微功率逆变器原理分析16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 并网系统的基本结构16-17
• 2.3 微功率逆变器主电路拓扑分析17
• 2.4 微功率逆变器控制策略17-20
• 2.4.1 差动控制17-18
• 2.4.2 单边控制18-19
• 2.4.3 两种控制方式的关系19-20
• 2.5 滤波器分析20
• 2.6 本章小结20-22
• 第3章 并网电流控制22-36
• 3.1 引言22
• 3.2 CCM电流环建模22-26
• 3.2.1 反激变换器建模22-24
• 3.2.2 电流环建模24-26
• 3.3 DCM电流环建模26-27
• 3.4 仿真分析27-34
• 3.4.1 开环仿真27-28
• 3.4.2 CCM闭环仿真28-31
• 3.4.3 DCM闭环仿真31-34
• 3.5 两种工作模式对比34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 最大功率跟踪算法36-45
• 4.1 引言36
• 4.2 光伏阵列数学模型36-39
• 4.3 最大功率点跟踪的实现39-42
• 4.4 带MPPT的光伏并网系统42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 硬件和软件设计45-57
• 5.1 硬件设计45-52
• 5.1.1 高频变压器设计45-47
• 5.1.2 开关管设计47
• 5.1.3 滤波电容及滤波电感的设计47-48
• 5.1.4 采样电路的设计48-50
• 5.1.5 RCD缓冲电路的设计50-51
• 5.1.6 开关管驱动电路设计51-52
• 5.2 软件设计52-56
• 5.2.1 单片机资源分配52-54
• 5.2.2 程序流程设计54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61

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