反激式光伏并网微逆变器中的功率解耦技术

【摘要】：随着世界能源危机的加剧以及环境污染的日益严重,对清洁无污染、资源无限性的太阳能的大规模开发利用成为必然。太阳能利用中的光伏发电最有可研究性,平时人们的生活用电均为交流电,因此,光伏发电并网成为主要发展趋势,前景广阔。 在传统的光伏并网发电系统当中,为稳定逆变器输入输出功率,通常是在光伏组件的两侧并联一个大容量的电解电容。但是,电解电容在105℃工作温度下的使用寿命仅为1000h-7000h,这对光伏组件而言是一项极大的限制,所以用寿命长、容量小的薄膜电容替代电解电容来实现功率解耦,成为决定整个光伏系统使用寿命的关键性因素。 本文提出了一种带有解耦电路的反激式光伏并网微逆变器拓扑。结合反激变换器特点及对解耦电路的分析,采用PV输出侧解耦方式。基于拓扑设计的特点,详细分析了解耦电路的两种工作模式,重点分析了解耦电路的设计特殊性,并对解耦控制策略进行了探讨。主要工作如下： (1)根据解耦电容在电路中位置的不同,将解耦方式分为三类：①PV输出侧解耦；②直流母线上解耦；③交流输出侧解耦。最后对这三类解耦在复杂度、可靠性、有效性等方面进行了分析比较。 (2)重点分析了解耦电路的两种工作模式,即解耦电容充电和放电工作过程。 (3)对反激变换器原边励磁电感、解耦电路中的电容和电感进行了参数设计,并基于FPGA芯片EP3C10E144,设计了并网系统的硬件电路,包括主电路和控制电路。 (4)以120W样机为实验对象,基于MATLAB搭建了整个系统的仿真平台,详细分析了实验结果,实验结果验证了解耦电路的有效性和设计的合理性。 (5)最后对单级反激式光伏并网微逆变器系统及其无电解电容变换技术进行了总结,并给出了对未来研究方向的展望。图48幅,表5个,参 【关键词】：光伏并网发电 微逆变器 功率解耦 FPGA
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 太阳能发电的背景和意义8-9
• 1.2 太阳能光伏发电的现状与发展前景9-13
• 1.2.1 世界光伏发电现状9-11
• 1.2.2 中国光伏发电现状11-12
• 1.2.3 太阳能光伏发电的发展前景12-13
• 1.3 光伏发电系统13-18
• 1.3.1 太阳能光伏发电的原理13
• 1.3.2 太阳能利用的基本形式13-15
• 1.3.3 光伏发电系统的组成15-16
• 1.3.4 光伏发电系统的分类16-17
• 1.3.5 并网光伏发电的关键技术及解耦问题17-18
• 1.4 本课题研究的主要内容和论文的结构安排18-20
• 2 光伏并网微逆变器及其功率解耦电路的研究20-34
• 2.1 功率解耦的工作原理及其拓扑结构20-32
• 2.1.1 并网微逆变器中功率解耦的工作原理20-22
• 2.1.2 并网微逆变器中各种功率解耦拓扑类型22-32
• 2.2 光伏并网微逆变器反激式拓扑结构分析32-33
• 2.3 本章小结33-34
• 3 功率解耦电路的结构与控制34-43
• 3.1 解耦电路结构与工作原理34-39
• 3.2 解耦电路设计的特殊性39
• 3.3 解耦电路控制策略39-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 光伏并网系统的硬件实现43-54
• 4.1 并网微逆变器的整体设计要求43
• 4.2 主电路设计43-48
• 4.2.1 反激变压器的设计43-45
• 4.2.2 解耦模块中电感的设计45-46
• 4.2.3 解耦电容选取46-48
• 4.2.4 部分元器件选取48
• 4.3 控制电路设计48-53
• 4.3.1 保护电路的设计48-50
• 4.3.2 驱动电路的设计50-52
• 4.3.3 基于FPGA的控制电路52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 试验结果与分析54-57
• 5.1 实验对象及相关参数54
• 5.2 仿真平台54-55
• 5.3 仿真和实验结果分析55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 总结与展望57-59
• 6.1 本文主要工作57
• 6.2 研究展望57-59
• 参考文献59-63
• 攻读学位期间主要的研究成果63-64
• 致谢64

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

光伏并网微逆变器研究中的关键技术    黄红桥;危韧勇;陈有根;杨金;

光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析    杨卫东;薛峰;徐泰山;方勇杰;李碧君;

采用谐波电流注入法减小储能电容容值    顾琳琳;阮新波;姚凯;徐明;

不同拓扑下的反激式光伏微逆变器研究    胡巍;徐政;

基于嵌入式的电力线载波数据通信系统的设计    孙海翠;张孝东;

太阳能光伏建筑一体化应用现状及发展趋势    肖潇;李德英;

基于嵌入式Web技术的监控系统设计与实现    房芳;马旭东;

太阳能光伏并网发电系统    林勇;

太阳能光伏建筑一体化的现状与展望    陈维;沈辉;褚玉芳;云飞;黄龙星;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能高效路灯系统工作原理与设计    张鹏;

太阳能光伏支架系统的应用    李天下;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

对昆明电网光伏并网发电的一些思考    邹贤;王琳;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真    董旭柱;雷金勇;饶宏;黄晓东;刘怡;李鹏;

基于线电流解耦算法的三相光伏并网系统    谭甲凡;

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展    岳恩;唐龙;罗顺安;张平;

并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪技术研究    傅家祥;

太阳能光伏技术与建筑应用    李蔚;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

热丝化学气相沉积制备硅氢薄膜及其性质的研究    郭小松

蓄冷降温式太阳电池组件材料和热特性的理论与实验研究    秦红

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

氧化物半导体的湿化学法制备    贾红

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

基于桥检车的驻车充电站系统的设计实现    杨光

用于城市公交车的能量再利用智能控制系统的研制    谢玉录

光伏并网发电系统的MPPT及孤岛检测新方法的研究    于希洋

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

浅析太阳电池并网发电技术    殷洪亮;吕建;

半导体照明工程的现状与发展趋势    廖志凌;阮新波;

分布式发电(电源)技术及其并网问题    胡学浩

SiC功率半导体器件的优势及发展前景    刘忠立;

GaN基功率器件技术及其对未来与太阳能电网关联的高效微逆变器、功率优化器和组串逆变器的影响    Alberto Guerra;Jason Zhang;刘钺杨;李兴鲁;吴郁;

一种新颖的光伏并网系统孤岛检测方法    张超;何湘宁;赵德安;

一种新型耦合电感式双Boost光伏微逆变器拓扑分析    方宇;马旭东;

光伏技术在节能建筑中的应用    韩利;艾芊;

光伏并网逆变器最大功率点的跟踪控制    王环 ,金新民

光伏屋顶 利国利民——浅谈太阳能发电屋顶计划    车导明;

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

单相非隔离型光伏并网逆变器的研究    孙龙林

并网逆变器电流控制技术的研究    徐志英

地铁动车组三相辅助逆变器电源    陈国清

大功率高性能逆变器技术发展综述    李永东,倚鹏

零漂对逆变器的影响及其抑制    陈荣,王晓琳,邓智泉

电动车用辅助逆变器的设计与实现    徐强,张维刚

一种改进的电压电流混合控制的并联逆变器    闫耀民,范瑜,汪至中

SPWM逆变器计算机辅助分析    王崇武,任章,王淑蓉

独立逆变器快速保护作用分析    钟思正,王问斯

采用主从型逆变器结构的静态同步补偿器    王江,王民,K.M.Tsang

简易逆变器的制作    张洪耀;梁诗莹;

全数字升压逆变器设计    徐国富;潘孟春;单庆晓;

用于电机驱动的谐振极ZVT-PWM逆变器功耗及效率分析    明正峰;钟彦儒;

单相SPWM逆变器重复控制技术的仿真研究    郭荥祥;巩瑞春;袁红霞;

一种新型便携式逆变器的分析与设计    于海龙;刘锋;

单相SPWM逆变器重复控制技术的仿真研究    郭荣祥;巩瑞春;袁红霞;

关于在逆变器输入侧是否加装外置快熔的探讨    朱安远;

一种改进型三相Z-源逆变器    杨立强;丘东元;

SVPWM逆变器低次电压谐波分析    余仕求;

联型逆变器的可靠性分析    单庆晓;潘孟春;翁飞兵;罗超;

一种谐振型软性逆变器的分析与仿真    许哲雄;徐国卿;

新型Z源逆变器    汤雨;张超华;谢少军;

北京大型光伏逆变器基地奠基    记者 涂露芳

逆变器行业逆市扩张    本报记者 张子瑞

光伏逆变器：“寒冬”中逆势而上    本报记者 徐建华

国产逆变器：市场好竞争力弱    本报记者 徐恒

致力于提供高性能的光伏逆变器    张志辉

光伏逆变器或提振光伏产业    CUBN 记者 周洪博

简易方波12V转220V交流逆变器电路图    广东 付兵彭

2012年全球光伏逆变器将破70亿美元    王辉

简易逆变器的制作    浙江 吴建龙

逆变器制造商转向电站开发    本报记者 朱怡

串联型高增益Z源逆变器及其应用研究    蔡春伟

混合多电平逆变器拓扑及其市制方法研究    丁凯

输入串联输出并联逆变器系统控制策略的研究    庄凯

多电平直流环节逆变器新型拓扑与调制方法研究    陈金平

混合动力电动车中高性能Z源逆变器控制器研究    范功诚

级联型逆变器关键技术研究    单庆晓

PWM逆变器传导电磁干扰的研究    裴雪军

PWM逆变器特定消谐式谐波抑制技术的研究    佟为明

多电平二级管钳位型逆变器电容电压平衡SVM算法及其应用研究    王姿雅

储能型Quasi-Z源级联多电平光伏逆变器研究    孙东森

三相并网/独立双模式逆变器并/脱网控制研究    刘润彪

离网型风力发电单相逆变器的研究与实现    李洋

大功率光伏逆变器损耗模型的研究    宋静文

基于Z源逆变器的光伏并网系统研究    常琳

基于市电补偿的光伏逆变器研究与设计    薛东

基于键合图理论的逆变器故障诊断方法研究    杨婷

开关电感型Z源/准Z源逆变器的研究    程红江

碳化硅场效应管光伏逆变器的研制    于海明

基于神经网络的逆变器的研究    元志

3KW中功率光伏逆变器的研制    王大伟