光伏并网逆变器的研究

【摘要】：随着全世界人口急剧的增长、社会经济的发展和人民生活水平不断的提高,全球对能源的需求也逐渐增大,而传统的一次化石能源的开采是有限的,全球即将面临能源危机,再加上对环境的严重污染,因此开发新能源就显得非常重要。太阳能具有资源丰富、可再生且清洁等优点,是非常理想的可替代能源。而光伏并网发电是太阳能利用的主要发展趋势,其中光伏并网逆变器是光伏阵列和电网的中间环节,有着至关重要的作用。 光伏并网发电系统的两大关键部分是光伏电池的最大功率点跟踪和光伏并网逆变控制,本论文围绕这两个部分展开了研究,主要做了以下工作： 首先,对光伏并网发电技术的发展背景、国内外光伏并网逆变器的发展情况和趋势进行了介绍。比较分析了几种电路拓扑结构,最终确定采用DC-DC和DC-AC两级光伏并网逆变器结构,前级DC-DC为Boost升压电路,后级DC-AC是全桥逆变电路,并对两级电路的工作原理进行了分析。 其次,对光伏电池的基本原理和工作特性进行了介绍,详细分析了几种常见的最大功率点跟踪方法,比如恒定电压跟踪法、扰动观察法和电导增量法。提出了一种新的扰动观察法—基于曲线比较的扰动观察法,通过MATLAB仿真验证了该方法能够准确快速的到达最大功率点。在后级的逆变环节中,采用输出电流控制,分析比较了几种常见的电流控制策略,本论文采用的是空间矢量脉冲宽度调制(SPVWM)方法,通过MATLAB建立仿真模型,仿真结果显示了输出电流与电网电压同频同相,达到了控制目的。 最后,对1.5kW的光伏并网逆变器进行了硬件设计,其中包括主电路的参数设计及检测电路和驱动电路的设计,为类似的光伏并网逆变器设计提供了一定的参考。 【关键词】：太阳能 光伏并网逆变器 最大功率点跟踪 曲线比较 空间矢量脉冲宽度调制
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第1章 引言8-14
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 光伏并网逆变器技术简介9-10
• 1.3 光伏并网逆变器的国内外研究现状及发展趋势10-12
• 1.4 本论文研究的主要内容12-14
• 第2章 系统的总体设计与分析14-21
• 2.1 光伏并网发电系统的基本组成14
• 2.2 光伏并网逆变器的拓扑结构14-17
• 2.2.1 逆变器的主电路拓扑结构14-16
• 2.2.2 逆变器是否含变压器的拓扑结构16-17
• 2.3 光伏并网系统的总体设计及工作原理17-20
• 2.3.1 光伏并网系统的总体设计17-18
• 2.3.2 光伏并网系统主电路的工作原理18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 光伏电池最大功率点跟踪技术研究21-32
• 3.1 光伏电池的基本原理及工作特性21-24
• 3.1.1 光伏电池的基本原理21-22
• 3.1.2 光伏电池的特性22-23
• 3.1.3 影响光伏电池输出特性的主要因素23-24
• 3.2 光伏电池最大功率点跟踪的原理与方法24-28
• 3.2.1 光伏电池最大功率点跟踪的原理24-25
• 3.2.2 光伏电池最大功率点跟踪的方法25-28
• 3.3 MPPT新方法-基于曲线比较的扰动观察法28-31
• 3.3.1 基于曲线比较的扰动观察法原理28-30
• 3.3.2 基于曲线比较的扰动观察法的仿真实现30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 光伏并网逆变器的控制策略及仿真实现32-40
• 4.1 光伏并网逆变器的控制策略32-38
• 4.1.1 光伏并网逆变器的输出控制方式32
• 4.1.2 光伏并网逆变器的输出电流控制策略32-34
• 4.1.3 SVPWM控制策略34-38
• 4.2 SVPWM在光伏并网逆变器系统中的仿真实现38-39
• 4.3 小结39-40
• 第5章 1.5KW三相光伏并网逆变器的硬件电路设计40-49
• 5.1 系统的性能指标要求及系统原理图40-41
• 5.1.1 系统的性能指标要求40
• 5.1.2 系统的原理图40-41
• 5.2 主电路参数的设计41-45
• 5.2.1 前级DC-DC主电路参数的设计41-43
• 5.2.2 后级DC-AC主电路参数的设计43-45
• 5.3 检测电路和驱动电路的设计45-48
• 5.3.1 检测电路的设计45-47
• 5.3.2 驱动电路的设计47-48
• 5.4 本章小结48-49
• 第6章 结论与展望49-51
• 6.1 结论49
• 6.2 展望49-51
• 参考文献51-54
• 致谢54-55
• 附录55

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