非隔离光伏并网逆变器研究

【摘要】：非隔离光伏并网逆变器具有效率高、成本低、体积小和重量轻等优势，对降低光伏发电系统成本、促进光伏发电大规模应用有重要意义。但是无变压器系统的共模漏电流对人身和设备安全造成潜在威胁。因此，如何实现尽可能高的效率和抑制共模漏电流成为了非隔离光伏并网逆变器的研究热点之一。本文主要研究低漏电流、高效率的非隔离光伏并网逆变器。 本文首先分析了非隔离光伏并网逆变器共模等效电路，讨论了全桥类拓扑中各电路及寄生参数对共模漏电流的影响以及无共模漏电流的条件。为了抑制共模漏电流，论文研究了两种新型非隔离光伏并网逆变器拓扑结构。一种是六开关非隔离光伏并网逆变器(简称H6)，在H5拓扑的基础上，通过引入一支高频管构造一条新的功率传输通路，使得功率传输模态时，进网电流半个工频周期流过三支开关管，而另半个工频周期流过两支开关管，有效地降低了通态损耗，有利于热应力均衡；另一种是中点钳位非隔离光伏并网逆变器(简称H8)，通过引入两组中点钳位单元得到，减小了部分开关管电压定额，降低了开关损耗，抑制漏电流的效果仅取决于开关管的反并二极管开通速度，具有低漏电流、高效率的优点。论文分别从逆变器效率和漏电流抑制效果两方面比较了现有的四种拓扑和本文研究的两种电路拓扑，论述了H6和H8拓扑的优越性。 最后设计完成了非隔离光伏并网逆变器通用原理样机，介绍了样机的总体结构和主电路参数设计过程，并通过此通用样机平台对比验证了现有四种拓扑和本文研究的两种拓扑的效率和共模特性。实验结果与理论分析相吻合，有效地验证了H6拓扑和H8拓扑应用于非隔离光伏并网发电系统的可行性。 【关键词】：光伏发电 并网逆变器 非隔离 漏电流 高效率
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 课题研究的背景与意义13-14
• 1.2 光伏并网逆变器的结构14-17
• 1.2.1 单级式与两级式14-15
• 1.2.2 隔离型与非隔离型15-17
• 1.3 非隔离光伏并网逆变器的研究现状17-20
• 1.3.1 全桥类非隔离光伏并网逆变器17-18
• 1.3.2 半桥类非隔离光伏并网逆变器18-20
• 1.4 本文的主要工作20-21
• 第二章 非隔离光伏并网逆变器漏电流分析21-28
• 2.1 非隔离光伏并网逆变器漏电流分析21-25
• 2.1.1 共模漏电流模型21-23
• 2.1.2 共模漏电流频域分析23-25
• 2.2 传统 H 桥单相并网逆变器漏电流分析25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 新型六开关非隔离光伏并网逆变器28-41
• 3.1 典型非中点钳位拓扑28-30
• 3.1.1 H5 拓扑28-29
• 3.1.2 Heric 拓扑29-30
• 3.2 新型六开关非隔离光伏并网逆变器30-35
• 3.2.1 新型电路的构成30-31
• 3.2.2 工作模态分析31-32
• 3.2.3 H6 拓扑扩展32-33
• 3.2.4 仿真验证33-35
• 3.3 非中点钳位型拓扑比较35-40
• 3.3.1 共模特性比较35-36
• 3.3.2 损耗分析与比较36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 新型中点钳位非隔离光伏并网逆变器41-52
• 4.1 典型中点钳位拓扑41-44
• 4.1.1 直流侧旁路全桥拓扑41-42
• 4.1.2 oH5 拓扑42-44
• 4.2 新型中点钳位非隔离光伏并网逆变器44-49
• 4.2.1 新型电路的构成44-45
• 4.2.2 工作模态分析45-46
• 4.2.3 H8 拓扑扩展46-47
• 4.2.4 钳位工作原理47-48
• 4.2.5 仿真验证48-49
• 4.3 中点钳位型拓扑比较49-51
• 4.3.1 共模特性比较49-50
• 4.3.2 损耗分析与比较50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 实验验证与分析52-64
• 5.1 样机总体结构52
• 5.2 主电路参数设计52-55
• 5.2.1 输出滤波器设计53-54
• 5.2.2 功率管的选取54-55
• 5.3 实验结果与分析55-63
• 5.3.1 非中点钳位型拓扑实验结果与分析55-58
• 5.3.2 中点钳位型拓扑实验结果与分析58-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 全文工作总结64-65
• 6.2 后续工作展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士期间发表的学术论文及获得的荣誉71

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