基于新型Z源逆变器的光伏发电技术的研究

【摘要】： 在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,新能源的开发与利用愈来愈受到重视。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一。其中太阳能光伏利用受到世界各国的普遍关注。而太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势,必将得到快速的发展。逆变器,作为太阳能等新能源发电系统中一个重要的组成部分,在能源转换与能量传递过程中起着举足轻重的作用,传统的逆变器主要有电压源型逆变器和电流源型逆变器,但是这两种类型的逆变器都存在自身的缺陷。为提高光伏并网系统的灵活性、可靠性和并网电能的质量,本文采用了一种新型的Z源逆变器拓扑作为系统的并网变流器单元。 文章在对新型Z源逆变器深入分析的基础上,对整个光伏并网发电系统进行了研究。其主要内容可包括对新型Z源逆变器的工作原理分析,建模分析和PWM调制策略分析,并在此基础上分析了新型Z源逆变器的开关电压/电流应力;重点分析了应用到光伏发电系统中的控制系统,并采用经典控制理论中图解根轨迹法对调节器参数进行设计;对应用于光伏发电系统的最大功率点跟踪方法和孤岛保护进行了分析和概述,实现了系统的寻优和稳定工作。 为了验证分析的正确性,搭建了基于DSP平台的新型Z源逆变器实验样机,仿真和实验结果一致,验证了以上理论研究和设计分析的正确性。 【关键词】：新型Z源逆变器 调制策略 光伏并网 参数设计 MPPT
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 课题研究的背景和意义13-15
• 1.1.1 世界各国光伏并网产业的发展13-14
• 1.1.2 中国光伏并网产业的发展14-15
• 1.2 光伏并网逆变器的特点和要求15
• 1.3 光伏并网逆变器分类及系统结构15-17
• 1.3.1 按功率变换级数分类的拓扑结构16
• 1.3.2 按变压器分类的拓扑结构16-17
• 1.3 传统光伏并网逆变器的局限17-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-21
• 第二章 新型 Z 源逆变器21-34
• 2.1 新型Z 源逆变器21-24
• 2.1.1 新型Z 源逆变器拓扑21
• 2.1.2 新型Z 源逆变器工作原理21-24
• 2.2 调制策略24-27
• 2.3 开关应力分析27-31
• 2.3.1 开关电压应力分析27
• 2.3.2 开关电流应力分析27-31
• 2.4 新型Z 源逆变器和常规Z 源逆变器的比较和联系31-34
• 2.4.1 Z 源储能网络电容电压比较31-32
• 2.4.2 软启动策略比较32-33
• 2.4.3 拓扑结构之间的联系33-34
• 第三章 基于新型Z 源逆变器的光伏并网发电系统设计34-45
• 3.1 新型Z 源光伏并网系统概述34-35
• 3.2 新型Z 源光伏并网逆变器的控制系统35-45
• 3.2.1 控制系统结构35
• 3.2.2 电流内环设计35-41
• 3.2.3 电压外环设计41-43
• 3.2.4 光伏阵列输出电压环设计43-45
• 第四章 光伏并网发电中的关键技术45-57
• 4.1 光伏模拟器45-47
• 4.1.1 光伏模拟器电路结构46
• 4.1.2 光伏模拟器曲线生成方法46-47
• 4.2 最大功率点跟踪技术47-51
• 4.2.1 扰动观测法48-50
• 4.2.2 电导增量法50-51
• 4.3 孤岛效应保护51-57
• 4.3.1 孤岛效应的发生机理52-53
• 4.3.2 孤岛效应的检测53-54
• 4.3.3 孤岛检测电路54-57
• 第五章 实验结果分析57-78
• 5.1 系统硬件设计57-68
• 5.1.1 主电路设计分析57-65
• 5.1.2 控制采样电路设计65-68
• 5.2 系统软件实现68-72
• 5.3 实验结果与分析72-78
• 5.3.1 新型Z 源逆变器特性波形72-73
• 5.3.2 并网电流内环稳态与动态实验波形73-75
• 5.3.3 Z 源储能网络电容电压环实验75-76
• 5.3.4 光伏阵列电压环实验76-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 本文研究工作的总结78
• 6.2 研究展望78-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间参加研究的课题和发表的论文84-85

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