基于Z源逆变器的光伏发电系统研究

【摘要】： 传统能源的枯竭与能源需求量增加之间的矛盾促使人们越来越重视新能源的开发与利用,太阳能作为一种清洁、绿色的可再生能源自然备受人们青睐,而光伏发电则成为其中重要的研究领域。目前,光伏发电系统中使用的电力电子变换装置多为传统电压源型和电流源型逆变器,而这两种拓扑电路都存在一些固有的理论缺陷,如需要额外的DC/DC升降压变换器、上下桥臂的开关管不能同时导通或者开路。这些缺点会增加光伏发电系统的成本、降低变换效率、引起输出交流电压波形的畸变,甚至影响光伏发电产业化的进程。 为解决这一问题,本文采用了一种新颖的拓扑结构——Z源逆变器,并以此为核心完成了光伏发电系统的开发与设计。本文首先分析了传统逆变器的电路结构及其存在的缺点,在此基础上详细介绍了Z源逆变器的拓扑结构、工作原理及常用的调制方法。通过分析发现,由于直通信号的加入,Z源逆变器的开关次数大幅度增加,最多增至2倍,导致开关损耗增加,据此本文提出了在参考电压中注入非正弦量的调制策略,并使用电力电子仿真软件PSIM对文中分析的控制策略进行了仿真分析。与简单升压调制策略相比,采用此种调制策略时逆变器的开关次数减少50%,明显降低开关损耗。此外,调制因子M由1增大至2/3~(1/2),提高了直流电压利用率、减少了开关器件的电压应力。 在上述理论分析的基础上,本文以TI公司的数字信号处理器TMS320LF2407A为核心处理器搭建了基于Z源逆变器的光伏发电系统实验平台,进行软件部分和硬件部分的设计和调试。为对比分析,本文对基于简单升压控制策略和基于非正弦注入式调制策略的光伏发电系统都进行了相关的研究,仿真和实验相吻合,验证了以Z源逆变器为核心的光伏发电系统采用非正弦注入式调制策略时具有输出线电压中的低次谐波含量减少、开关损耗大幅度降低、整个光伏发电系统的输出特性得到提高的优点。 【关键词】：光伏发电 Z源逆变器 调制策略 开关次数 非正弦注入式
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 光伏发电系统的研究意义9-10
• 1.2 光伏发电产业的发展现状及前景10-11
• 1.2.1 国际光伏产业发展现状10-11
• 1.2.2 国内光伏产业发展现状11
• 1.3 本课题研究主要内容11-13
• 1.4 论文的总体结构13-14
• 2 Z源逆变器14-30
• 2.1 传统逆变器14-16
• 2.1.1 电压源型逆变器14-15
• 2.1.2 电流源逆变器15-16
• 2.2 Z源逆变器16-28
• 2.2.1 Z源逆变器的基本拓扑结构16-17
• 2.2.2 Z源逆变器的基本工作原理17-19
• 2.2.3 Z源逆变器的直通控制方法19-28
• 2.3 Z源逆变器在光伏发电系统中的应用28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 改进Z源逆变器的控制策略研究30-37
• 3.1 在参考电压中注入非正弦量的调制原理30-32
• 3.2 在参考电压中注入非正弦量的Z源逆变器32-35
• 3.3 在参考电压中注入非正弦量的控制策略与其他控制策略的比较35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 光伏发电系统的试验平台设计37-52
• 4.1 系统的总体设计37
• 4.2 系统的主电路设计37-38
• 4.3 IGBT驱动及保护电路设计38-46
• 4.3.1 EXB841的工作原理及存在问题39-40
• 4.3.2 EXB841驱动电路的改进40-42
• 4.3.3 栅极电阻RG的改进42-43
• 4.3.4 实验结果及分析43-46
• 4.5 系统的程序设计46-51
• 4.6 本章小结51-52
• 5 仿真与实验结果52-60
• 5.1 仿真结果52-55
• 5.1.1 基于简单升压控制策略的系统仿真结果52-54
• 5.1.2 基于非正弦注入式调制策略的系统仿真结果54-55
• 5.2 实验结果55-58
• 5.2.1 基于简单升压控制策略的系统实验结果55-57
• 5.2.2 基于非正弦注入式调制策略的系统实验结果57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 附录A 基于简单升压控制策略的光伏发电系统的PSIM仿真图63-64
• 附录B 基于非正弦注入式调制策略的光伏发电系统的PSIM仿真图64-65
• 附录C 光伏发电系统的实物图65-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67-69

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于EXB841的改进型IGBT驱动保护电路    王君惠;陈希有;牟宪民;

Z源变换器    彭方正,房绪鹏,顾斌,高奇,钱照明

直驱式风力发电系统的三相Z源并网逆变器建模与控制    李杰;王得利;陈国呈;宋丹;马祎炜;

Z源逆变器光伏并网系统光伏电池MPPT和逆变器并网的单级控制    丁新平;卢燕;钱照明;张民;杨水涛;

Z源直流变换器    王利民,钱照明,彭方正

IGBT模块驱动及保护技术    盛祖权,张立

Z源逆变器空间矢量控制的DSP实现    顾斌;钱照明;房绪鹏;高奇;

IGBT 驱动电路性能分析    尹海,李思海,张光东

IGBT专用驱动器M57962L    董兵 ,张庆海

基于EXB841的IGBT驱动电路优化设计    孟志强;陈燕东;周华安;

基于Z源型逆变器的光伏并网发电系统的研究    许颇

Z源逆变器研究    房绪鹏

Z源逆变器的主电路研究    高奇

Z源逆变器控制方法的研究    顾斌

基于DSP的Z源逆变器控制与设计    周志健

FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景    张志杰,叶海峰,汪翔

MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用    吴剑威;唐立新;

利用PSPICE仿真分析PWM控制电路    赵涛,姜卫东

IGBT的驱动与死区补偿    余鸣,陈其工

基于Simulink的三相Z源逆变器SVPWM仿真研究    蔡交明;江明;张永;

IGBT的可靠性与死区补偿    陈其工,凌有铸,张绍德

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

全数字化抗三相不对称光伏正弦波逆变电源    叶爱芹;潘颖;

变频技术在医院污水处理工程中的应用    王军邦;

直流脉宽数字调速系统中电磁干扰的解决方法    张均华 ,肖国春 ,徐峰 ,王兆安

琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍    汪卫平;

The Sliding Mode Control Method of Grid-Connected Inverter Applied to Three-Phase Intermittent Power Supply    

基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究    韩琳;李士杰;方科;张进;

基于LonWorks的新型风机控制器    唐鹏辉;张云贵;王丽娜;

基于STC89C52单片机PWM调速控制系统的硬件设计    刘紫晶;

TMd-50系列高压变频器在梅钢1780热连轧的应用    王文娟;

一种采用多重化整流技术的低谐波逆变弧焊电源    张光先;尹海;苗华伟;刘晨;

永磁同步电机谐波电流分析及其对转矩的影响研究    王晓远;周巍;

基于SVPWM的优化Z源逆变器控制方法研究    马文忠;张红梅;张伟;李耀荣;王志;吴海波;

斩波式交流中频阻焊电源及其控制系统    高文成;马铁军;张勇;杨思乾;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

新型磁通切换型磁阻电机系统的分析、设计与控制研究    王道涵

基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究    杨实

变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究    张红娟

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

磁性液体微压差传感器的理论及实验研究    郝瑞参

永磁同步直驱型全功率风机变流器及其控制    汪令祥

分布式并网发电系统低电压穿越问题的若干关键技术研究    蔚兰

在线圈中心测量磁场垂直分量的频率域电磁测深方法研究    谢维

基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究    汪鹏飞

CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究    张可平

改善永磁接触器动态分断过程的方法研究    张钢岭

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

阻抗源能馈型交流电子负载的研究    董云连

基于DSP的异步电动机软起动控制系统研究    肖大志

PID参数自整定方法研究与控制器研制    孟祥泉

宽范围输入逆变器的研制    於晓龙

基于软开关技术的不平衡半桥式逆变电源设计    梁保锋

电动摩托车用六相无刷电机控制系统的研究    王宏伟

IGBT驱动及短路保护电路研究    李振民,刘事明,张锐

基于输出参数的光伏电池最大功率点控制    傅诚;陈鸣;沈玉樑;余世杰;

适应负载大范围变动的高性能Z-源逆变器    丁新平;钱照明;崔彬;彭方正;

准谐振及PWM型变流器开关工作波形平均建模法    高潮，邱关源

Z源直流变换器    王利民,钱照明,彭方正

IGBT模块驱动及保护技术    盛祖权,张立

我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇    钱照明;

开关变换器的时变滑模控制方法研究    周宇飞,丘水生,伍言真

DC/DC变换器的变结构控制应用现状    李乔,蔡丽娟,周桂

新型软开关全桥变换器IGBT高速驱动电路    许峰,柳玉秀,徐殿国

Z源逆变器的主电路研究    高奇

Z源逆变器控制方法的研究    顾斌

Z源整流器研究    谢晔源

桥式起重机采用数字式逆变器提高安全性    掘本贞次 ,童公和

多功能开关电源的研究    魏伟;胡玮;魏岚婕;

单相串联电压质量补偿器控制器的研究    杨潮,韩英铎,马维新

一种基于FPGA的谐振型逆变器控制电路的分析和实现    张春雨;彭咏龙;张智娟;

基于免疫遗传算法的逆变器控制    袁佳歆;陈柏超;田翠华;贾嘉斌;

吸收式冷藏箱逆变电源控制系统    李鑫;朱建华;岑盈盈;

基于根轨迹的单相逆变器PID控制器设计    金园园;王正仕;陈辉明;刘欢;

基于分布式发电的并网逆变器控制方案优化    董超;邱创;

离网型风力发电系统逆变器控制技术研究    曾嵘;年珩;

电流滞环跟踪PWM逆变器控制仿真研究    赵卓鹏;贾石峰;

基于SVPWM的优化Z源逆变器控制方法研究    马文忠;张红梅;张伟;李耀荣;王志;吴海波;

1kW潮流能发电装置逆变器SVPWM技术的研究与应用    张少杰;段铁群;杨勇;张亮;

一种新型的光伏逆变器SHE-PWM开关模式研究    胡存刚;

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

交流伺服系统逆变器死区效应分析及其补偿策略    裘君;赵光宙;刘栋良;王家军;

混合储能方案平衡独立光伏发电系统功率变化    侯世英;房勇;孙韬;宋星;

光伏发电系统的计算机辅助设计    王景义;

基于非正交坐标系的三电平逆变器控制策略研究    祝龙记;张立;

聚光型光伏发电系统(CPV)的发展前景分析    黄维学;徐璞;

基于模数混合FPGA的标准正弦波逆变器设计    廖家平;张友奖;姚铭;

太阳能光伏发电系统在海上的应用    李涛

国内首座太阳能聚光光伏示范电站在我市建成    记者 任君

光伏并网发电离我们还有多远    许圣王健

将太阳能电池板装进玻璃幕墙    黎方益 李之政 曾丁丁

太阳能光伏发电：何时点亮中国家庭    本报实习记者 范丽敏

太阳能：给奥运“增光添热”    赵永新

光伏产业在灿烂阳光下激情挥舞    本报记者　　李文绚　　陶俊

在荒漠地区发展光伏发电有作为    王艳明

绿色企业家的光荣与尴尬    王义伟

绿色能源为奥运增光添彩    任启平祝福艳 张一鸣 张丽娅

Z源逆变器研究    汤雨

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

PWM逆变器的控制及并联运行控制研究    何中一

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

微电网多参数特性分析及其测控方法研究    朱艳萍

非线性负载条件下的逆变器特性研究    陈敏

大容量400Hz中频逆变电源波形质量控制技术研究    胡文华

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

基于Z源逆变器的光伏发电系统研究    王君惠

基于Quasi-Z源逆变器的光伏发电系统    李丰林

兆瓦级风力发电逆变器的研究    尹越

基于Z源逆变器的直驱式方波永磁同步风力发电系统研究    欧阳桂泉

小功率全桥光伏并网型逆变器的技术研究    周国祥

柔性逆变器控制策略研究及其Matlab/Simulink仿真实现    皮海燕

基于PEBB的光伏逆变器关键技术研究    张晨云

基于DSP控制的光伏发电系统逆变器的研制    刘胜荣

多模块并联DC/AC电力变换技术研究    吕世家

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建