光伏并网逆变器的研究

【摘要】： 随着世界性能源紧张和环境污染的加剧,世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能凭借其独特的优点受到人们高度重视。在太阳能众多应用中,光伏并网发电技术是其中最有发展前途的,成为了太阳能光伏应用的主流。逆变器作为太阳能并网发电不可或缺的一部分也获得了广泛的研究。 本文针对太阳能并网发电,功率单向流动且输出侧为有源网络的情况,从降低系统成本的角度出发,提出了一种经济合理的新型单相Buck-Boost并网逆变器。该逆变器由一个Buck-Boost变换器和一个工频逆变桥组成,可以工作在升降压模式下。Buck-Boost变换器工作在连续模式,通过控制输出电流跟踪输出电压,实现单位功率因数。该逆变器结构简单,仅使用了一个高频全控器件,少于了传统的并网逆变器,因此极大的降低了系统的损耗,提高了效率。论文的主要工作如下: (1)对新型单相Buck-Boost并网逆变器的工作原理进行比较详尽的分析,将单周控制的方法应用于此新型逆变器中,推导了基于单周控制思想的控制方程。 (2)常见的单周控制方程为一元一次方程,本文推导出的控制方程为一元二次方程,因此设计了二阶的单周控制器,最后给出了仿真波形验证理论推导的正确性。 (3)提出了新型三相Buck-Boost型并网逆变器,文章分析了主电路的拓扑结构,并根据单相Buck-Boost逆变器的控制思想推导出控制方程,最后通过仿真加以验证。 (4)最大功率跟踪控制是太阳能并网发电系统中不可或缺的部分,本文阐述了最大功率跟踪控制的原因,介绍了实现最大功率跟踪控制(MPPT)的方法,在第二章单相Buck-Boost型并网逆变器控制方程推导中提供了一个接口参数,通过控制该参数可以根据最大功率跟踪控制算法来调节流入电网中的有功功率。 【关键词】：太阳能 并网逆变器 单周控制 最大功率跟踪 单位功率因数
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM464;TM615;TK519
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 太阳能并网发电系统10-13
• 1.2.1 光伏并网逆变器10-12
• 1.2.2 最大功率跟踪控制器12-13
• 1.2.3 保护装置13
• 1.3 分布式发电系统并网标准13-14
• 1.4 并网逆变器国内外的研究现状14-19
• 1.4.1 主电路拓扑结构14-17
• 1.4.2 控制策略17-19
• 1.5 本文的主要内容19-20
• 2 新型单相Buck-Boost型并网逆变器20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 新型单相Buck-Boost型并网逆变器拓扑结构20-23
• 2.3 控制方程的推导23-25
• 2.4 控制方程的实现25-27
• 2.5 仿真分析27-29
• 2.6 小结29-30
• 3 新型三相Buck-Boost型并网逆变器30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 主电路工作原理和控制方程推导30-36
• 3.3 仿真分析36-38
• 3.4 小结38-40
• 4 最大功率跟踪控制的实现40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 最大功率跟踪控制的必要性40-42
• 4.2.1 太阳能电池等效电路40-41
• 4.2.2 输出特性分析41-42
• 4.3 最大功率跟踪控制的方法42-46
• 4.3.1 定电压跟踪法(Constant Voltage Tracking, CVT)43-44
• 4.3.2 扰动观察法(Perturb & Observe)44-45
• 4.3.3 增量电导法(Increases Conductance Method)45-46
• 4.4 基于新型Buck-Boost逆变器的最大功率跟踪控制46-49
• 4.5 小结49-50
• 5 实验研究50-59
• 5.1 引言50
• 5.2 主电路的设计50-51
• 5.3 控制电路实现51-54
• 5.3.1 时钟电路51-52
• 5.3.2 积分复位电路52
• 5.3.3 电流取样电路52-53
• 5.3.4 工频全桥逆变器逻辑控制电路53-54
• 5.3.5 保护电路54
• 5.4 驱动电路54-56
• 5.5 整机实验结果56-59
• 6 结论与展望59-60
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录：在研究生期间参加的课题和发表的论文65-66
• 独创性声明66
• 学位论文版权使用授权书66

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