非隔离型光伏并网逆变器电磁兼容性能的研究

【摘要】：随着新能源技术的兴起，大量逆变系统并入市电网络，不免会向电网输送谐波，随之就提出电磁兼容性能的要求。课题研究的非隔离型光伏逆变器由于光伏阵列和电网没有直接的电气隔离而引起的共模漏电流问题相对比较严重，同时为了消除系统不同参考地之间的电压差带来的地弹问题，系统采用的共参考地也会引起串扰干扰。 论文成功建立了以boost加全桥逆变的两级结构高效非隔离型光伏并网逆变系统；针对非隔离型光伏逆变器的主电路拓扑结构特点，对非隔离型光伏并网逆变器电磁兼容性能进行了优化设计。具体包括：开关电源钳位电路、驱动电路吸收电路、PCB板、EMI滤波器、主电路拓扑结构等进行优化设计，有效地抑制了系统电磁干扰，使辐射干扰在水平方向辐射降低了12db，竖直方向上降低13db，传导干扰峰值电强度降低19db，干扰均值强度降低了12db，改善了系统的电磁兼容性能，同时使输出电流谐波降低了1%以上。 在软件设计中采用中值滤波和均值滤波算法、基于泰勒公式的预测控制和无差拍并网电流补偿等措施有效地抑制了电磁干扰对系统的影响，降低系统输出电流采样误判导致的过流保护减少系统的重启次数，提高系统的工作效率。 论文提出了双极性调制对共模干扰的有效抑制策略，成功消除了共模干扰，实现双极性并网，通过控制输出电流与电网相位，根据负载特性调整功率因数使之在±0.95范围内变化，实现无功输出。 完善了非隔离性光伏逆变器特殊功能要求，如漏电流保护功能、太阳能光伏阵列绝缘阻抗保护功能、过温/过频降载功能等，所研发的产品成功地通过了过流保护、绝缘阻抗、过温/过频降载功能认证和电磁兼容CE认证。 【关键词】：非隔离光伏逆变器 电磁兼容 共模电流 传导干扰 辐射干扰
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题的研究背景及意义10-12
• 1.1.1 电磁兼容研究背景和意义10
• 1.1.2 光伏并网逆变系统电磁兼容研究的背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外电磁兼容研究和认证的发展现状12-13
• 1.2.2 国内电磁兼容研究和认证的发展现状13-15
• 1.3 电磁兼容研究的主要内容15-18
• 1.3.1 电磁兼容概述15
• 1.3.2 课题研究内容15-18
• 第二章 系统电磁兼容性能分析18-27
• 2.1 主电路结构及其工作原理18-20
• 2.2 无差拍控制电磁兼容性能分析20-22
• 2.3 最大功率点跟踪模块电磁兼容性能分析22-24
• 2.3.1 最大功率点跟踪原理22-23
• 2.3.2 扰动观察法抗干扰能力分析23-24
• 2.4 孤岛效应检测模块电磁兼容性能分析24-26
• 2.4.1 主动孤岛定义24
• 2.4.2 孤岛效应的被动检测方法24-25
• 2.4.3 孤岛效应的主动检测方法25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 电磁干扰产生原因分析及抑制27-50
• 3.1 开关电源干扰的产生及抑制27-31
• 3.1.1 开关电源的电磁干扰分析27
• 3.1.2 变压器漏感抑制27-28
• 3.1.3 RCD钳位电路设计28-31
• 3.2 控制电路与采样电路干扰抑制31-32
• 3.2.1 采样电路中有源滤波电路设计31
• 3.2.2 过零检测电路电磁干扰抑制31-32
• 3.3 驱动电路电磁干抑制32-34
• 3.4 EMI滤波器设计34-36
• 3.4.1 EMI滤波器原理34
• 3.4.2 共模电容选择34-35
• 3.4.3 共模电感选择35-36
• 3.5 共模干扰产生及抑制方法36-44
• 3.5.1 共模干扰形成原因分析36
• 3.5.2 全桥逆变单极性调制电路分析36-39
• 3.5.3 六桥逆变单极性调制对共模干扰抑制39-40
• 3.5.4 全桥逆变双极性调制对共模干扰抑制40-42
• 3.5.5 漏电流保护电路设计42-44
• 3.6 PCB布板对电磁兼容性能影响44-47
• 3.6.1 PCB电路板布板电磁兼容研究内容及方法44-45
• 3.6.2 PCB板布线电磁兼容优化设计45-47
• 3.7 浪涌保护设计47-48
• 3.8 辐射干扰抑制48-49
• 3.9 本章小结49-50
• 第四章 系统抗干扰能力软件设计50-59
• 4.1 数字滤波算法设计50-53
• 4.1.1 最大偏差法设计50-51
• 4.1.2 中值滤波设计51-52
• 4.1.3 算术平均滤波法设计52-53
• 4.1.4 滤波算法选择53
• 4.2 预测算法设计53-55
• 4.2.1 预测算法53-54
• 4.2.2 预测算法原理分析54-55
• 4.3 无差拍并网原理电流补偿设计55-58
• 4.3.1 无差拍并网原理分析55-56
• 4.3.2 无差拍并网的电流补偿对谐波的抑制56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 共模干扰抑制试验和EMC认证测试试验59-73
• 5.1 试验系统设备59-60
• 5.2 共模干扰抑制对比测试60-62
• 5.2.1 单极性共模干扰测试60
• 5.2.2 双极性共模干扰测试60-61
• 5.2.3 六桥共模干扰测试61-62
• 5.2.4 结果对比分析62
• 5.3 EMC认证测试内容62
• 5.4 传导干扰认证测试62-65
• 5.5 辐射干扰认证测试65-70
• 5.6 电快速瞬便脉冲群抗干扰测试70-71
• 5.7 浪涌认证测试71-72
• 5.8 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-78
• Ⅳ-2答辩委员会对论文的评定意见78

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