230W两级式光伏并网逆变器的研究

【摘要】：光伏发电已成为我国未来新能源发电系统的重要组成部分,小功率模块化的独立组件式结构(AC-module)可靠性高、易模块化,以及无组件不匹配和热斑问题,是光伏并网发电的发展趋势。但AC-module相对较高的变换器损耗和系统成本限制了其在光伏发电中的应用。本文本着效率高,成本低的设计目标,以Piccolo28035为控制芯片,以推挽正激变换器加全桥逆变器的两级式结构作为主电路拓扑,研制了一套230W两级式光伏并网逆变器。 本文首先分析了光伏电池的工作原理和输出特性,阐明了最大功率点跟踪的原理,对不同的最大功率点跟踪方法进行了介绍和优缺点比较,对应用广泛的扰动观察法进行算法设计和仿真分析,阐述了孤岛效应的产生及危害,说明了孤岛检测的重要性,分别对孤岛效应的主动和被动检测法进行了介绍。 本文重点对前级MPPT控制器和后级逆变器控制器进行了原理分析,以及给出了详细完整的设计。包括主电路拓扑的选取、前级和后级的控制策略的分析、对全桥逆变器正弦脉宽调制方式的选择、主功率电路以及控制电路的分析与设计。 本文之后给出了光伏并网发电系统的软件设计,包括Piccolo28035的介绍、控制资源的分配以及软件程序的设计。最后在原理样机上完成了硬件调试和实验,给出了系统仿真结果和实验波形。 【关键词】：两级式 光伏并网逆变器 AC-module Piccolo28035 小功率 低成本
【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】：2010
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 图表清单9-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 光伏发电的背景和意义13-16
• 1.1.1 全球能源危机与环境问题13
• 1.1.2 太阳能光伏发电的优点13
• 1.1.3 国内外光伏产业的现状和趋势13-16
• 1.2 光伏并网系统结构的发展16-17
• 1.3 AC-MODULE 的发展和拓扑分析17-20
• 1.3.1 AC-MODULE 的发展状况17
• 1.3.2 AC-MODULE 的拓扑选择17-20
• 1.4 本文的主要工作20-22
• 第二章 光伏发电系统22-30
• 2.1 太阳能电池简介22-23
• 2.2 最大功率点跟踪方法概述23-26
• 2.2.1 扰动观察法24-25
• 2.2.2 扰动观察法仿真分析25-26
• 2.3 孤岛现象检测技术26-29
• 2.3.1 孤岛效应26-28
• 2.3.2 软件锁相算法28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 MPPT 控制器的原理分析与设计30-43
• 3.1 MPPT 控制器拓扑选择30-33
• 3.2 平均电流控制技术及仿真33-35
• 3.3 PPF 主功率电路设计35-40
• 3.3.1 输入滤波器设计35
• 3.3.2 箝位电容设计35-36
• 3.3.3 变压器设计36-37
• 3.3.4 开关管的选取37
• 3.3.5 整流二极管的选取37-38
• 3.3.6 缓冲吸收电路的设计38-39
• 3.3.7 输出滤波器的设计39-40
• 3.4 PPF 控制电路设计40-42
• 3.4.1 驱动电路40-41
• 3.4.2 输入侧电压采样电路41-42
• 3.4.3 中间母线电压采样42
• 3.4.4 输入电流采样42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 并网逆变器的原理分析与设计43-56
• 4.1 并网逆变器的拓扑结构43
• 4.2 正弦脉宽调制技术43-45
• 4.3 数字控制策略45-47
• 4.3.1 PID 控制45
• 4.3.2 并网逆变器PID 控制技术45-47
• 4.4 逆变器主功率电路设计47-49
• 4.4.1 逆变开关管选择47
• 4.4.2 输出滤波器设计47-49
• 4.5 逆变器控制电路设计49-54
• 4.5.1 驱动电路设计49-50
• 4.5.2 采样电路设计50-53
• 4.5.3 保护电路设计53-54
• 4.6 本章小结54-56
• 第五章 光伏并网发电系统的软件设计与实现56-65
• 5.1 系统要求与总体设计56-60
• 5.1.1 TI 公司DSP Piccolo28035 简介57
• 5.1.2 系统控制器资源分配57-59
• 5.1.3 软件设计59-60
• 5.2 仿真分析与实验结果60-64
• 5.2.1 仿真分析60-62
• 5.2.2 实验结果62-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 总结和展望65-67
• 6.1 本文主要工作65-66
• 6.2 下一步工作设想66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文71

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