光伏微网逆变器开发

【摘要】：传统能源的逐渐枯竭以及传统能源不断消耗带来的环境污染、空气质量日益恶化问题严重制约了世界经济的发展和人类的生活环境,世界各国一直以来寻求可再生的绿色清洁新能源来代替传统能源。太阳能因其清洁环保,永不衰竭,方便利用的特点,使得太阳能发电技术越来越受到人们的青睐和世界各国政府的大力倡导、投入和支持。为了最大化利用太阳能,提高太阳能发电系统的效率,实现负载的不间断供电和功率平衡,本文提出并设计了一种太阳能、市电间能量双向流通的微网光伏逆变系统。本文的主要内容和研究成果如下:(1)分析了光伏微网逆变器的关键技术、工作原理、研究现状及应用。(2)设计了单组微网逆变器以及交流母线并联架构系统。通过比较分析不同拓扑的结构特点,确定两级升压电路即带有MPPT功能的BOOST电路和ZVS移相全桥隔离升压电路作为DC/DC主拓扑,后级为单相全桥逆变结构。分析了微网逆变器的工作状态并设计了硬件电路,给出了主电路元器件参数计算以及选型。完成了变换器的隔离驱动、保护以及信号采样等电路的设计。(3)针对多组微网逆变器的交流母线并联技术控制策略进行研究,通过锁相环和分布式控制策略达到多组微网逆变并联的相位一致。(4)基于STM32F103VET6设计了一套控制系统,给出了整个系统的工作流程、光伏极板最大输出功率控制流程,以及相应的控制程序。(5)通过仿真及实验对设计的电路及控制策略进行了测试。 【关键词】：光伏发电 MPPT ZVS软开关 并联组网 数字锁相
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 光伏发电系统概述12-14
• 1.3 光伏发电系统关键技术研究现状14-16
• 1.3.1 光伏发电最大功率跟踪技术研究现状14-16
• 1.3.2 微电网技术研究现状16
• 1.4 课题研究目标与内容16-18
• 1.4.1 课题目标16
• 1.4.2 研究内容16-18
• 第2章 光伏微网逆变器关键技术18-33
• 2.1 光伏极板最大功率跟踪技术18-21
• 2.1.1 光伏电池的等效模型及输出特性18-20
• 2.1.2 太阳能电池最大功率跟踪的原理20-21
• 2.2 DC/DC变换技术21-26
• 2.2.1 非隔离DC/DC升压拓扑22-24
• 2.2.2 隔离全桥直流变换器24-26
• 2.3 微网逆变器并联组网技术26-29
• 2.3.1 集中式并联控制26-27
• 2.3.2 主从并联控制27
• 2.3.3 分布式并联控制27-28
• 2.3.4 无互连线式并联控制28-29
• 2.4 数字锁相技术29-31
• 2.5 软开关技术31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 光伏微网逆变器电路设计33-51
• 3.1 光伏微网逆变器的结构34-35
• 3.2 BOOST变换器设计35-40
• 3.2.1 BOOST变换器设计要求35-36
• 3.2.2 BOOST变换器元器件选择36-38
• 3.2.3 BOOST变换器驱动电路38
• 3.2.4 极板输出电压、电流检测38-40
• 3.3 ZVS移相全桥变换器设计40-47
• 3.3.1 主电路设计41
• 3.3.2 参数设计及元器件选择41-42
• 3.3.3 基于UC3875的控制电路设计42-44
• 3.3.4 ZVS移相全桥驱动电路设计44-45
• 3.3.5 高频变压器设计45-47
• 3.4 单相全桥逆变电路设计47-50
• 3.4.1 主电路设计47
• 3.4.2 参数设计与元器件选择47-48
• 3.4.3 单相全桥逆变驱动电路48-49
• 3.4.4 锁相电路49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 光伏微网逆变器控制策略研究51-61
• 4.1 单组逆变器输出滤波电流闭环控制策略51-55
• 4.1.1 逆变器输出滤波电流控制系统框图及数学模型51-52
• 4.1.2 控制器参数设计及系统性能分析52-55
• 4.2 多组逆变器并联控制策略研究55-60
• 4.2.1 多组逆变器并联条件55-57
• 4.2.2 多组逆变器并联模型57-59
• 4.2.3 多组逆变器并联仿真实验59-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第5章 基于STM32控制系统设计及实验测试61-71
• 5.1 STM32控制系统硬件结构及资源分配61-62
• 5.2 控制系统工作流程62-64
• 5.3 STM32控制系统功能实现流程64-67
• 5.3.1 MPPT控制流程64-65
• 5.3.2 数字锁相控制流程65-67
• 5.4 电源实验测试波形及实物67-70
• 5.4.1 驱动电路测试67-68
• 5.4.2 过零电路测试68-69
• 5.4.3 光伏微网逆变器输出波形69
• 5.4.4 光伏微网逆变器实物69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第6章 总结和展望71-73
• 6.1 全文总结71
• 6.2 未来展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76

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