基于反激拓扑的光伏微型并网逆变器

【摘要】：太阳能是一种清洁的可再生能源,开发对太阳能的利用有助于缓解当前面临的能源危机和环境危机,而光伏并网发电系统将太阳能转换成高价值的电力产品是一种非常有效的太阳能利用方式。其中逆变模块是将一个光伏组件连接一个微型并网逆变器构成一个光伏发电系统,具有适应性强,能源转换效率高,市场面广等优点,正作为光伏发电领域一个新的热点而受到极大地关注。 逆变模块中的微型逆变器作为光伏组件的输出及电网的输入,需要满足对光伏组件进行最大功率点跟踪等要求,也需要满足一系列的光伏并网等标准。本文对此进行了整理,列出了对逆变模块中微型逆变器设计的具体要求。 基于反激拓扑的微型逆变器结构简单,实现了功率的单级控制,能有效地节省成本；且基于反激拓扑的微型逆变器只有一级高频开关环节,并提出控制反激拓扑工作在准谐振模式,进一步提高整个系统的效率。 详细阐述了基于反激拓扑的微型逆变器的工作原理,得出了基于反激拓扑的微型逆变器输出功率控制及输出波形控制的方法；并详细分析了反激电路工作在准谐振模式的原理。 根据原理及要求设计了微型逆变器的功率主电路,并用MATHCAD软件对设计的功率主电路进行了损耗计算分析。并设计了针对基于反激拓扑的微型逆变器的控制算法及保护电路。 通过MATLAB, PSIM对电路进行仿真验证,并搭建100W的样机对电路进行实验验证,通过对仿真波形及实验波形的分析比较,充分验证设计的有效性。 【关键词】：光伏 逆变模块 反激 准谐振 最大功率点跟踪 锁相环
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 光伏并网发电系统的发展趋势9-11
• 1.1.1 集中式结构9-10
• 1.1.2 组串式结构10
• 1.1.3 多支路组串式结构10-11
• 1.1.4 逆变模块结构11
• 1.2 MI国内外发展现状和趋势11-13
• 1.3 MI拓扑方案的国内外研究现状13-17
• 1.3.1 MI拓扑结构的分类13-14
• 1.3.2 谐振变换器方案14-15
• 1.3.3 隔离型Boost变换器方案15-16
• 1.3.4 反激变换器方案16-17
• 1.4 课题背景意义和本文主要工作17-19
• 2 基于反激拓扑的MI原理分析19-26
• 2.1 微型逆变器的主电路19
• 2.2 主电路的基本工作原理19-23
• 2.2.1 正弦馒头波电流参考信号20-22
• 2.2.2 修正后的电流参考信号22-23
• 2.2.3 最大工作频率下的电流参考信号23
• 2.3 反激电路工作在准谐振模式23-26
• 2.3.1 准谐振模式的原理23-25
• 2.3.2 准谐振模式的实现25-26
• 3 微型逆变器的设计26-44
• 3.1 功率电路的设计26-36
• 3.1.1 解耦电容的选取26-28
• 3.1.2 反激变压器的设计28-32
• 3.1.3 吸收电路的设计32
• 3.1.4 滤波器的设计32-35
• 3.1.5 器件的损耗计算35-36
• 3.2 主电路的损耗分析36-38
• 3.3 控制算法及保护电路的设计38-44
• 3.3.1 保护电路设计38
• 3.3.2 最大功率点跟踪算法38-41
• 3.3.3 锁相环算法41-44
• 4 仿真验证及实验分析44-55
• 4.1 电路的仿真分析44-50
• 4.2 电路的实验分析50-55
• 5 总结展望55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 作者简介61

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