高性能离网型光伏电能变换技术研究

【摘要】：新能源技术的开发与利用对于解决当前全球能源短缺和环境污染问题起到至关重要的作用,其中太阳能是目前最清洁而且取之不尽的一种能源。光伏发电系统越来越多的受到国内外研究学者的关注。在分析、总结国内外光伏发电系统研究现状的基础之上,通过构建单相光伏离网发电系统平台,对其若干关键技术进行了研究,提出了一种新颖高效的DC/DC变换器,并且完成了DC/AC变换器的仿真、设计与实验研究,重点研究了前级DC/DC变换器。 首先,对国内外光伏发电系统的研究现状及市场前景进行了总结,对目前光伏逆变器的几种主要结构做了简要的说明、对比与分析,总结出一种适用于本项目的结构形式。 其次,分析几种常用的DC/DC变换器结构,对其工作方式与控制方法做了适当的说明,总结各种拓扑结构的优缺点。在移相全桥变换器和Boost变换器的基础上结合两种拓扑结构的优缺点,提出一种将Boost电路与移相全桥串联谐振电路相结合的拓扑结构。该电路具有变换效率高、输出输入增益高、电路结构相对简单,控制电路与移相全桥电路完全相同等优点,并在一定程度上弥补了移相全桥串联谐振电路的缺点；对电路的工作状态做了详细的分析,结合数学模型总结出了电路实现ZVS的条件,对电路存在的一些问题做了比较充分的研究,并提出了解决方案。 最后,对后级逆变电路进行了数学建模,选用电容电流内环、瞬时电压外环控制策略,给出了详细的控制器设计过程,并且将控制器做了离散化；最后,利用MATLAB/Simulink对系统进行了仿真,并且通过实验得到了验证。 设计与实现了一台1000W的样机,分析实验数据,实验结果验证了分析、计算的正确性。 【关键词】：移相全桥 逆变器 电容电流 高效
【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】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 背景和意义9-10
• 1.2 光伏逆变器的研究现状及分析10-17
• 1.2.1 逆变器的几种结构形式11-14
• 1.2.2 两级或多级式逆变器中的DC/DC变换器14-16
• 1.2.3 光伏逆变器的数字控制策略16-17
• 1.3 本文的研究目标及内容17-19
• 1.3.1 研究目标17-18
• 1.3.2 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 高效率Dual-Boost移相全桥串联谐振变换器19-44
• 2.1 前级DC/DC变换器方案19-28
• 2.1.1 BOOST电路19-20
• 2.1.2 具有耦合电感的DC/DC电路20-22
• 2.1.3 推挽电路22-24
• 2.1.4 桥式电路24-27
• 2.1.5 小结27-28
• 2.2 高效率Dual-Boost移相全桥串联谐振变换器28-42
• 2.2.1 主电路结构28-29
• 2.2.2 工作状态29-31
• 2.2.3 Dual-Boost PSFB-SR电路的增益31-36
• 2.2.4 Dual-Boost PSFB-SR电路实现软开关的条件36-39
• 2.2.5 仿真39-42
• 2.3 最大功率点跟踪42
• 2.4 本章小结42-44
• 第3章 DC/AC变换器的主要参数计算及控制策略44-59
• 3.1 单相全桥逆变器的数学模型44-45
• 3.2 滤波器的设计45-46
• 3.3 逆变器中各参数对逆变器的影响46-48
• 3.3.1 滤波电感和电容等效电阻对系统的影响46-47
• 3.3.2 负载对系统性能的影响47-48
• 3.4 闭环控制策略48-53
• 3.4.1 电流瞬时值内环参数设计49-51
• 3.4.2 电压瞬时值外环参数设计51-53
• 3.5 模拟控制器的离散化53-54
• 3.6 直流母线解耦电容54-55
• 3.7 仿真55-58
• 3.8 本章小结58-59
• 第四章 实验结果与分析59-66
• 4.1 样机电路结构59-62
• 4.1.1 信号调理电路60-61
• 4.1.2 PCB布局注意事项61-62
• 4.2 DC/DC级变换器的相关波形与分析62-63
• 4.3 DC/AC级变换器的相关波形与分析63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 全文工作总结66-67
• 5.2 后续工作展望67-68
• 参考文献68-73
• 作者简历73-74
• 致谢74

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