新型反激式光伏并网逆变器的研究

【摘要】： 随着全球经济的快速发展,传统化石能源的大量消耗使全球面临着能源危机,世界各国都在致力于新能源的开发和使用。太阳能以其资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境等优点,受到学者们的高度重视。作为光伏电池和交流配电系统间进行能量变换的光伏逆变器,其安全性、可靠性、逆变效率、制造成本等因素对发电系统的性能和投资有着举足轻重的作用,是光伏发电系统的技术核心。本文提出了一种新型的光伏逆变器拓扑结构,对其进行了详细分析,并提出一种新的方法实现了光伏电池的最大功率点跟踪控制,并基于TI公司的TMS320F2812型DSP控制芯片制作了一台500W的实验样机。 本文在目前现有的各种光伏逆变器拓扑结构、控制方法的分析研究基础之上,提出了一种新型的基于反激变换器的光伏逆变器拓扑结构,详细分析了其工作原理,并对该逆变器不同工作状态下的等效电路列式分析。该电路由传统的Sepic电路和反激变换器结合而成,结构简单,并且同时实现了软开关和改善功率解耦两大功能,无须再增加其它电气回路,减小了开关损耗,提高了系统效率。新型逆变器采用峰值电流控制方案对高频开关进行控制,以实现纯正弦的并网电流波形。 光伏电池的输出特性具有很强的非线性特征,其输出功率随外部环境和内部参数的变化而改变,但在特定条件下能够达到某一最大值。因此光伏逆变器需要能够实时跟踪光伏电池的最大功率点。文中详细研究比较了几种常用的最大功率点跟踪控制方法,提出了一种新的控制方法对新型光伏逆变器进行最大功率点跟踪,并基于Matlab/Simulink软件平台进行了仿真分析。仿真结果表明这种新的控制方法非常适合本文的光伏逆变器,显著提高了光伏电池的利用效率。 最后设计了一台基于DSP数字化控制的500W实验样机,进行了相应的电路器件选择及程序设计。实验结果表明新型光伏逆变器的各种性能指标基本达到设计要求,验证了该拓扑结构和控制方法的有效性及理论分析的正确性和可行性,为光伏逆变器的实用化和市场化提供了基础。 【关键词】：光伏系统 反激逆变器 软开关 功率解耦 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 本文的课题背景10-12
• 1.2 光伏逆变器的技术要求12-13
• 1.3 光伏逆变器的发展现状13-16
• 1.3.1 集中型逆变器13-14
• 1.3.2 串级型逆变器14
• 1.3.3 多串级型逆变器14-15
• 1.3.4 AC模块逆变器15-16
• 1.4 本文的主要工作16-17
• 第2章 新型光伏逆变器的拓扑结构和工作原理17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 反激式光伏逆变器的研究17-22
• 2.2.1 反激式直流变换电路17-19
• 2.2.2 现有反激式光伏逆变器的比较分析19-22
• 2.3 新型反激式光伏并网逆变器22-24
• 2.3.1 新型光伏逆变器的拓扑结构22
• 2.3.2 新型光伏逆变器的工作模式22-24
• 2.4 新型光伏逆变器的控制方法24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 新型光伏逆变器的软开关和功率解耦技术26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 新型光伏逆变器的软开关技术26-34
• 3.2.1 软开关技术的分析研究26-28
• 3.2.2 软开关技术的实现策略28-29
• 3.2.3 新型光伏逆变器的软开关技术29-34
• 3.3 新型光伏逆变器的功率解耦技术34-36
• 3.3.1 功率解耦的实现策略34-35
• 3.3.2 新型光伏逆变器中功率解耦的改善35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 新型光伏逆变器的最大功率点跟踪策略37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 光伏电池的分析与建模37-40
• 4.2.1 光伏电池的输出特性37-39
• 4.2.2 光伏电池的数学模型39-40
• 4.3 最大功率点跟踪控制的研究40-43
• 4.3.1 扰动观察法40
• 4.3.2 电导增量法40-41
• 4.3.3 各种MPPT方法的比较分析41-43
• 4.4 新型光伏逆变器的最大功率点跟踪策略43-48
• 4.4.1 一种新型的最大功率点跟踪控制方法43-46
• 4.4.2 电路仿真分析46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 新型光伏逆变器的仿真与实验研究49-60
• 5.1 引言49
• 5.2 新型光伏逆变器主电路参数设计49-52
• 5.2.1 开关应力分析49-50
• 5.2.2 主电路电力电子器件的选取50-51
• 5.2.3 电路元件参数计算51-52
• 5.3 新型光伏逆变器拓扑的仿真分析52-55
• 5.4 新型光伏逆变器实验样机的研制55-59
• 5.4.1 DSP控制芯片介绍55-56
• 5.4.2 控制程序设计56
• 5.4.3 实验结果分析56-59
• 5.5 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间发表的学术论文66-68
• 致谢68

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