微型光伏并网逆变器设计及优化策略的研究

【摘要】：作为一种清洁无污染的能源,太阳能光伏的发展获得全球越来越多的关注,太阳能光伏发电技术的研究已经广泛展开。本文详细论述了光伏并网微逆变器研究的意义和优点,以及它的关键技术。紧接着介绍了微型逆变器的各个组成部分,简明扼要的说明了下几种常见的DC/DC变换拓扑结构,确定了交错反激式转换器作为本论文所采用的拓扑结构和整体框架。最后给出了本文所采用的微型逆变器主电路以及其他各个模块电路的设计。控制策略方面,本文对整个控制架构进行了模块划分,采用状态机来确定系统的工作模式,并且详细阐述了该状态机的工作机理；同时确定采用干扰观测法作为最大功率跟踪控制结构；电流控制是微型逆变器控制系统中最重要的环节,本文就控制目标,一般的控制方式作了详细的阐述,通过对比,选择了平均电流模式作为本文的总体控制策略。并且给出了几个关键模块的控制机理,最后还建立了该控制结构的matlab simulink模型,并作了系统仿真,追踪效果明显。在系统优化方面,首先本文分析了传统电导增量法实现最大功率点跟踪的利与弊,并在此基础上提出了一种改进的电导增量法的算法,并加入了变步长的环节,最后使用FPGA实现了基于这种算法的一种纯数字化的太阳能MPPT控制的电路结构。改进的控制算法使系统的输出功率精度提高了10.14%,理论与实际测量相符合,系统设计基本达到了设计要求；在介绍基于微型逆变器的太阳能光伏并网系统的原理及利弊的基础上,本文提出了一种基于该系统结构的新思路,根据输入功率的大小来决定太阳能电池板组跟光伏微逆变器组的连接方式。与现有技术相比较,本文提供的技术方案能够大大提高太阳能光伏系统的工作电压范围以及使微逆变器工作在高转换效率的时间也得以增大不少。具有重要的实际应用意义。 【关键词】：光伏并网系统 微型逆变器 平均电流模式 MPPT FPGA 电导增量法 太阳能电池板接入方式选择器
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 世界能源形势10-11
• 1.2 太阳能光伏并网发电系统介绍11-14
• 1.2.1 太阳能光伏并网发电系统概述11-13
• 1.2.2 光伏发电产业现状以及发展趋势13-14
• 1.3 逆变器的趋势--微型逆变器14-18
• 1.3.1 微型逆变器的研究意义14-15
• 1.3.2 微型光伏并网逆变器的特点15
• 1.3.3 微逆变器的关键性技术15-17
• 1.3.4 微逆变器的发展现状17-18
• 1.4 课题来源18-19
• 1.5 论文主要工作和组织结构19-21
• 第二章 微型逆变器的硬件系统设计21-42
• 2.1 微型逆变器的总体设计框图21-22
• 2.2 系统的技术指标要求22
• 2.3 交错反激的微型逆变器整体框架及信号水平22-24
• 2.4 DC/DC变换器的拓扑选择24-30
• 2.4.1 降压(buck)转换器25-26
• 2.4.2 升压(boost)转换器26-28
• 2.4.3 反激式DC/DC变换电路28-30
• 2.5 微型逆变器主电路设计30-34
• 2.5.1 交错反激型DC/DC变换器30-31
• 2.5.2 设计规格31-32
• 2.5.3 反激MOSFET32-33
• 2.5.4 交错反激型DC/DC变换器电路仿真33-34
• 2.6 其他电路模块的设计34-42
• 2.6.1 SCR全桥电路设计34-36
• 2.6.2 电压和电流采样电路设计36-39
• 2.6.3 驱动电路设计39-42
• 第三章 微型逆变器控制技术42-64
• 3.1 微型逆变器控制策略的分析42-43
• 3.2 系统控制状态机43-45
• 3.3 光伏电池最大功率跟踪控制结构45-54
• 3.3.1 光伏电池原理与特性45-48
• 3.3.2 功率点跟踪控制(MPPT)48-53
• 3.3.3 采用的MPPT算法53-54
• 3.4 微型逆变器并网电流控制的选择54-61
• 3.4.1 控制目标54
• 3.4.2 控制方式54-58
• 3.4.3 本文的总体控制策略58
• 3.4.4 具体控制环58-61
• 3.5 仿真及结果分析61-64
• 第四章 基于微型逆变器的光伏系统的优化设计64-78
• 4.1 MPPT算法的优化及FPGA实现64-70
• 4.1.1 传统的电导增量法64-67
• 4.1.2 电导增量法算法的优化67-68
• 4.1.3 MPPT模块FPGA的实现68-69
• 4.1.4 实验结果及分析69-70
• 4.2 基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系统70-78
• 4.2.1 基于微型逆变器的光伏并网发电系统70-71
• 4.2.2 基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系统71-74
• 4.2.3 控制策略74-76
• 4.2.4 结论76-78
• 第五章 工作总结与展望78-80
• 5.1 结论78-79
• 5.2 展望79-80
• 硕士期间主要成果80-81
• 参考文献81-83
• 致谢83-84

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

FPGA现状与发展趋势    王红;彭亮;于宗光;

光伏并网发电系统中高效率微型逆变器的研究    胡永昌

可编程逻辑器件的历程与发展    潘锐捷;陈彪;刘西安;

FPGA的发展趋势及其新应用    刘佳;焦斌亮;

基于FPGA的改进型电导增量法的MPPT控制方法    凌梦;沙金;秦臻;

基于FPGA与W5100的网络传输系统    黄勇;

交错并联反激式准单级光伏并网微逆变器    季晓春;王建华;嵇保健;蔡守平;

基于可编程逻辑器件(FPGA)为核心的PS/2接口键盘的输入输出电路的设计    彭若晨;闫妍;

并联反激式高频环节单相逆变器研究    刘传亮;

基于FPGA的逆变电源的设计    杨晓丽;林寿英;

基于SoC嵌入式片上系统应用研究    荣蓉;

基于FPGA的轮对踏面电磁超声在线检测系统    米武军;康磊;王淑娟;冯剑钊;翟国富;

可编程逻辑核关键技术研究    谢小东

光伏并网微型逆变器拓扑及控制策略研究    刘骏亚

反激式光伏并网微逆变器的研究    蓝舟

微型逆变器拓扑结构及效率特性的研究    李斌

并网微逆变系统关键技术研究    吴迪常

最新高效率光伏逆变器拓扑结构及功率器件介绍    Michael Frisch;Ern Temesi;韩军;陈道杰;

我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究    严陆光;夏训诚;周凤起;赵忠贤;刘东生;匡廷云;张新时;周孝信;李灿;朱瑞兆;陈勇;白克智;陆天虹;孔力;胡学浩;许洪华;赵黛青;吕绍勤;黄常纲;

基于输出电流控制的光伏并网逆变电源    张承慧;叶颖;陈阿莲;杜春水;

一种有效的反激钳位电路设计方法    姜德来;张晓峰;吕征宇;

太阳能发电综合应用系统    赵争鸣;刘建政;孟硕;孙晓瑛;吴理博;王键;

基于重复控制与瞬时值反馈控制的逆变电源研究    裴雪军,段善旭,康勇,陈坚

单相电力锁相环的改进和FPGA实现    吴波;郭育华;文宇良;

一种新颖的比例积分谐振控制策略    马海啸;

基于复序列FFT和锁相原理的电参数测量    于海生,潘松峰,吴贺荣

太阳能与风力发电的现状与展望    严陆光，倪受元，李安定

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

数字控制PWM逆变电源关键技术研究    孔雪娟

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

新型Boost逆变器在光伏系统中的应用研究    李琮

PWM DC/DC降压变换IC研究与设计    何金国

太阳能光伏发电系统的研究    张化德

基于独立光伏组件并网逆变器（ac module）的研究    周小义

串联谐振软开关推挽电路研究    张辉

3KW中功率光伏逆变器的研制    王大伟

脉冲均匀调制功率控制串联谐振式逆变器    颜文旭,沈锦飞,惠晶,吴雷

正弦逆变器控制软件设计    王耀北;闫英敏;

并联型逆变器的定角控制    朱晓荣,彭咏龙,李和明

数字双闭环瞬时值控制逆变器外特性研究    许爱国;谢少军;

一种高性能的单相逆变器多环控制方案    熊健;周亮;张凯;史鹏飞;

一种并联谐振型逆变器他激频率的控制方法    张春雨;彭咏龙;张智娟;

Z源逆变器的电压电流双闭环控制    崔彬;钱照明;丁新平;彭方正;

196系列单片机在空调逆变器中的运用    岳玉静;

多重化逆变器及其控制方法    梁中华;于平泳;刘春芳;卢宝宏;刘宏楠;

电动汽车双向阻抗源逆变器控制系统设计    周玉栋;许海平;曾莉莉;温旭辉;

组合式三相正弦逆变器控制软件设计    陈永利;霍艳军;

基于免疫算法的单相逆变器多目标最优控制策略研究    费雯丽;袁佳歆;陈立;

基于60°坐标系的五电平逆变器研究    李红利;方文俊;仇书文;

光伏并网逆变器伪孤岛现象的研究    郭建勇;方如举;李献伟;

新型中频正弦波逆变器控制方法实现的研究    李金刚;马鑫;钟彦儒;

500kW光伏并网逆变器控制系统设计和实现    石志学;王金峰;金传付;吉文杰;郭艳鹏;陈可;

逆变器无拍频控制策略研究    葛兴来;冯晓云;

逆变器电流滞环控制技术研究    叶楠;何中一;孟宪会;邢岩;

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;

UPS逆变器反馈控制误差分析与改进方法    郭同生;黎辉;杨旭;王兆安;

一款新型逆变器控制芯片LX1692IDW简介    上海 苏成富

新一代UPS的发展趋势    周志敏

阻抗源逆变器在微型电动汽车上的应用研究    伍元彪

风光柴互补发电系统中并网双向逆变器的研究    赵玲霞

单相逆变器无互联线并联控制技术研究    阚加荣

双向高频环节逆变器研究    张怀金

新型逆变器控制系统研究    张志强

单相并网光伏逆变器的研究    郭虓

基于内高频环的并网三相光伏逆变器的研究和实现    何耀

单相中频逆变器数字控制及其并联研究    王文杰

基于下垂法控制的无线并联逆变器系统由独立到并网模式切换策略的研究    金城

电动汽车电机驱动用Z源逆变器的实验研究    薛平