新型光伏并网逆变器拓扑电路与控制策略研究

【摘要】：光伏发电系统中,逆变器的设计是关键,其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个并网系统的性能。本文首先比较和分析了传统中小型光伏并网系统逆变器的几种拓扑结构及控制策略,指出传统的并网逆变器通常包括升压和逆变两个环节,因此装置成本高、体积和重量大,控制复杂,可靠性降低。 光伏并网控制目标是:控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量的正弦波,且与电网电压同频、同相。但是光伏阵列直流输出电压低(通常为48V),欲实现并网必须提高电压。 能否将升压和逆变两个功能由一个电路实现?本文通过对目前常用的几种并网逆变器电路进行分析,借鉴直流斩波拓扑电路的研究成果,提出一种新型的双Boost DC-AC逆变器电路,作为光伏发电系统的并网逆变器。该电路能实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比可以很高,因此可以省去升压处理的中间环节,从而有效地解决了光伏阵列直流输出电压低的难题,同时集升压和逆变两个功能于一体,降低了控制难度,节省了成本。文中通过对该电路拓扑结构的研究,确定了主电路方案及电路参数,研究了适合于该新型电路的有效控制策略,分析了并网输出波形的总谐波失真度等主要性能指标,搭建了仿真模型,制作了部分实验样机,进行了仿真实验和样机实验。仿真和样机实验结果表明:双Boost DC-AC逆变器有非常高的电压传输比,波形总谐波失真度低,这种逆变器拓扑电路为光伏并网拓展出新的思路和应用前景。 【关键词】：光伏并网 双Boost DC-AC逆变器 电压空间矢量 最大功率跟踪
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题背景8
• 1.2 国内外光伏发电现状及其发展8-12
• 第二章 光伏并网发电及其逆变器结构12-19
• 2.1 光伏发电系统概述12-14
• 2.1.1 太阳能光伏发电系统的典型结构12-13
• 2.1.2 太阳能光伏发电系统的类型13-14
• 2.2 传统光伏并网逆变器拓扑电路14-15
• 2.3 光伏发电并网系统的调度方式15-16
• 2.4 光伏并网基本环节的分析16
• 2.5 光伏系统能量转换的理论分析16-18
• 2.6 双Boost DC-AC 逆变器的提出18
• 2.7 本章小结18-19
• 第三章 双Boost DC-AC 逆变器拓扑结构研究19-38
• 3.1 双Boost DC-AC 逆变器结构19-20
• 3.2 双 Boost DC-AC 逆变器工作过程分析20-23
• 3.3 双Boost DC-AC 逆变电路参数确定23-24
• 3.4 单相双Boost DC-AC 逆变器的仿真研究24-27
• 3.5 传统逆变器的主要类型与控制策略27-28
• 3.5.1 输出控制方式27
• 3.5.2 输出电流的一般控制方式27-28
• 3.6 逆变器的PWM 控制策略28-29
• 3.7 三相逆变器的SVPWM 典型控制策略29-33
• 3.7.1 双Boost DC-AC SVPWM 控制方式的基本电压空间矢量29-32
• 3.7.2 零矢量的作用32
• 3.7.3 基本电压矢量作用时间计算32-33
• 3.8 双Boost DC-AC 逆变器稳定性分析33-34
• 3.9 逆变器电流环分析与设计34-37
• 3.9.1 逆变器电流环的建模34-37
• 3.10 本章总结37-38
• 第四章 最大功率跟踪技术研究38-46
• 4.1 太阳能电池的特性38-40
• 4.2 最大功率跟踪的原理与方法40-42
• 4.2.1 最大功率跟踪的原理40
• 4.2.2 最大功率跟踪的方法40-42
• 4.3 采用模糊控制策略实现最大功率跟踪42-46
• 第五章 三相双Boot DC-AC逆变器特性分析及仿真研究46-57
• 5.1 三相双Boost DC-AC 逆变器结构的提出46-49
• 5.1.1 三相逆变器的拓扑结构46
• 5.1.2 采用△/Y 变压器的逆变电源46-47
• 5.1.3 采用中点形成变压器(NFT)的逆变电源47
• 5.1.4 用直流输入电压的中点作为中性点的逆变电源47-48
• 5.1.5 三相四桥臂逆变电源48-49
• 5.2 双Boost DC-AC 逆变器优点49-52
• 5.2.1 三相双Boost DC-AC 逆变器的结构49-52
• 5.3 三相双Boost DC-AC 逆变器仿真实验52-57
• 第六章 三相双Boost DC-AC 逆变器实验研究57-63
• 6.1 系统硬件结构的实现57
• 6.2 SVPWM 波形的软件实现57-59
• 6.3 驱动电路的设计59
• 6.4 主电路的设计59-60
• 6.5 实验结果分析60-62
• 6.6 本章小结62-63
• 总结与展望63-64
• 一、对本文的总结63
• 二、展望63-64
• 参考文献64-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67

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