小功率光伏并网逆变器研究

【摘要】：分布式光伏并网技术近年得到了大力的发展,已成为一个研究热点。小功率光伏并网逆变器是分布式光伏并网系统的重要组成部分,采用MPPT技术可大幅提高光伏并网发电系统的效率。本文就小功率光伏并网逆变器的拓扑结构、MPPT技术、以及准比例谐振逆变控制开展了研究。 本文研究了光伏电池在单一光照和局部阴影时的输出特性,并针对局部阴影下光伏电池输出的多极值现象改进了两步法MPPT,改进后的算法结合了粒子群算法(PSO)与电导增量法(INC)的优点,在光照发生变化时采用PSO寻找到最大功率点的大致范围,然后采用INC跟踪最大功率点。 本文分析了逆变器的工作原理与控制方式,在电流内环引入准PR控制。准PR控制技术具有近似于零的静态误差以及优秀的靠扰能力；并加入功率前馈控制,提升了系统的动态性能。 最后,设计了小功率单级式光伏并网逆变器的硬件电路,包括逆变电路、控制电路、信号采样与调理电路,并设计了系统的软件,实现了MPPT和并网电流控制。并通过实验验证了MPPT算法的可行性,与逆变器输出电流的THD的满足并网要求。 【关键词】：小功率 光伏并网逆变器 最大功率点 局部阴影 粒子群 准PR 单级式
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-14
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 光伏并网发电的现状与前景11
• 1.3 光伏并网发电系统的结构11-12
• 1.4 小功率光伏并网逆变器的关键技术12-13
• 1.5 论文结构和本文主要工作13-14
• 2 小功率光伏并网逆变器的拓扑分析与设计14-19
• 2.1 小功率光伏并网逆变器的特点14
• 2.2 小功率光伏并网逆变器拓扑选择14-17
• 2.3 小功率光伏并网逆变器的工作状态17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 3 光伏电池输出特性及MPPT技术的研究19-42
• 3.1 光伏电池的工作原理19-20
• 3.2 单一光照下光伏电池的输出特性20-24
• 3.3 局部阴影下光伏电池的输出特性24-30
• 3.3.1 光伏组件内的二极管24-26
• 3.3.2 局部阴影下的输出特性26-30
• 3.4 单一光照下MPPT算法30-33
• 3.5 局部阴影下的MPPT算法33-35
• 3.6 改进的两步法MPPT35-41
• 3.6.1 粒子群算法36-38
• 3.6.2 基于PSO和INC的MPPT算法描述38-40
• 3.6.3 基于PSO和INC的MPPT算法仿真40-41
• 3.7 本章小结41-42
• 4 小功率光伏并网逆变器控制方案研究42-60
• 4.1 正弦波脉宽调制(SPWM)技术42-48
• 4.1.1 SPWM的基本原理42-43
• 4.1.2 三种SPWM调制方式43-47
• 4.1.3 三种SPWM的技术分析和比较47-48
• 4.2 全桥电路数学建模48-49
• 4.3 基于准PR的逆变控制策略研究49-55
• 4.3.1 功率前馈控制51
• 4.3.2 准PR逆变电流控制算法51-55
• 4.4 仿真与分析55-58
• 4.5 准PR控制算法的离散化58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 5 小功率光伏并网逆变器的设计与实验60-72
• 5.1 硬件设计60-66
• 5.1.1 输入电容设计60-61
• 5.1.2 功率MOSFET的选择61
• 5.1.3 输出滤波设计61-62
• 5.1.4 主控制电路62-63
• 5.1.5 采样与调理电路63-65
• 5.1.6 过零点捕获电路的设计65
• 5.1.7 保护电路65-66
• 5.2 软件设计66-68
• 5.2.1 主程序67
• 5.2.2 PWM中断67
• 5.2.3 CAP捕获中断67-68
• 5.3 实验结果分析68-71
• 5.3.1 关键波形68-70
• 5.3.2 逆变效率和THD70
• 5.3.3 实物图70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-73
• 6.1 总结72
• 6.2 工作展望72-73
• 参考文献73-75
• 作者简历75-77
• 学位论文数据集77

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