交错反激式光伏并网微逆变器的研究

【摘要】：在全球环境日趋恶化,能源日益紧张的大背景下,太阳能这一清洁能源得到广泛关注,光伏产业取得了迅速发展。在光伏发电系统中,由于光伏电池板受到裂纹、阴影等问题,影响单块光伏组件输出功率,引起光伏发电系统发电效率严重下降。因此,这种把微逆变器与单个光伏组件结合在一起的发电系统,配备了MPPT控制技术,可以实现光伏发电最大化,微型光伏发电系统也得到了迅速发展。微型光伏发电系统可以实现模块化生产,系统扩展灵活,维护方便,具有很好的发展潜力。 本文以交错反激式微逆变器为研究对象,对微逆变器的电路拓扑结构,工作原理、控制技术、最大功率跟踪及孤岛检测技术进行了研究。首先分析了反激式变换器及交错反激式拓扑电路结构和工作原理,利用有源钳位电路解决变压器泄漏能量问题,分析了有源钳位变换器的工作过程,最后确定有源钳位交错反激电路作为本文微型逆变器主拓扑电路。研究基于PI控制器的并网电流控制策略,其控制简单可靠,有效输出高质量并网电流。最后基于综合考虑,采用扰动观测法来跟踪系统最大功率点,使输出功率最大化。反孤岛策略则采用主动频移法进行孤岛检测,保证供电和设备安全。利用matlab建立控制系统仿真模型,对逆变器进行了仿真分析,验证了理论正确性。最后设计了微逆变器的硬件电路,对反激变压器及主控开关管等元器件进行了参数计算和选型,完成了控制电路及软件设计。 【关键词】：光伏发电 微逆变器 交错反激变换 有源钳位
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 引言13
• 1.2 课题研究的目的和意义13-15
• 1.3 反激式光伏并网微逆变器研究现状15-17
• 1.4 论文主要完成内容17-19
• 2 微逆变器拓扑电路分析19-33
• 2.1 微逆变器拓扑电路选择19-21
• 2.2 反激式变换电路21-24
• 2.2.1 反激变换器连续工作模式21-22
• 2.2.2 反激变换器断续及临界工作模式22-24
• 2.3 交错反激式拓扑电路24-26
• 2.4 有源钳位反激逆变器26-31
• 2.4.1 有损钳位电路27
• 2.4.2 无损钳位电路27-31
• 2.5 本章小结31-33
• 3 微逆变器的控制技术33-41
• 3.1 微逆变器控制策略33-36
• 3.1.1 电流控制环34-35
• 3.1.2 负载均流控制35-36
• 3.2 MPPT控制36-39
• 3.2.1 光伏电池输出特性36-37
• 3.2.2 光伏MPPT技术37-39
• 3.3 孤岛检测分析39-40
• 3.3.1 孤岛效应发生的机理39-40
• 3.3.2 孤岛检测的方法40
• 3.4 小结40-41
• 4 微逆变器系统建模及仿真41-49
• 4.1 光伏电池模型41-43
• 4.2 系统建模和仿真分析43-48
• 4.2.1 PWM模块建模44
• 4.2.2 MPPT仿真44-47
• 4.2.3 孤岛检测仿真47-48
• 4.3 小结48-49
• 5 微逆变器电路及软件设计49-61
• 5.1 微逆变器元器件选型49-53
• 5.1.1 反激变压器的设计49-51
• 5.1.2 开关管MOSFET选择51-52
• 5.1.3 去耦电容的选择52-53
• 5.1.4 有源钳位电路的设计53
• 5.2 硬件电路设计53-57
• 5.2.1 辅助电源设计53-55
• 5.2.2 主开关管驱动电路55
• 5.2.3 PV电压电流检测电路55-56
• 5.2.4 电网电压过零检测电路56-57
• 5.3 软件实现57-60
• 5.3.1 主控芯片57-58
• 5.3.2 软件设计58-60
• 5.4 小结60-61
• 6 总结与展望61-63
• 6.1 工作总结61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 作者简介及读研期间主要科研成果69

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