微型光伏并网逆变器及其关键技术的研究

【摘要】：分布式光伏发电技术是研究小型光伏发电组件及其之间的联网技术,微型光伏并网逆变器是分布式光伏发电系统的核心部件。 本文在分析微型光伏并网逆变器的拓扑结构、光伏并网控制策略及孤岛检测技术基础上,对微型光伏并网逆变器及其关键技术进行了深入研究。 论文设计了一款高频链隔离型微型逆变器方案,比较分析了DC/DC、DC/AC变换器的拓扑结构及特点,确定了反激式变换和全桥变换作为微型并网逆变器的主电路结构,通过Matlab/Simulink仿真工具对所设计的微型逆变器主电路方案进行了仿真分析,验证了方案的正确性。 在分析光伏电池特性的基础上,建立了光伏电池的最大功率点跟踪控制仿真模型,研究分析了现有的光伏电池最大功率点跟踪控制策略,确定了最优梯度法作为本论文的最大功率点跟踪控制策略。 本文分析了孤岛效应的危害和产生的机理,然后通过对被动式和主动式孤岛检测方法的分析,对主动频率偏移法进行了改进,并对改进的主动频率偏移法策略进行了仿真验证。 最后,搭建了微型光伏并网逆变器实验平台,对主要的硬件电路进行了实验研究。 【关键词】：微型光伏并网逆变器 反激式变换 最大功率点跟踪 孤岛效应 主动频率偏移法
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-10
• 1 引言10-18
• 1.1 本文研究的背景和意义10-11
• 1.2 光伏并网发电系统11-15
• 1.2.1 光伏并网发电系统的构成11-12
• 1.2.2 光伏并网发电系统的分类12-15
• 1.3 微型光伏并网逆变器的发展及研究15-17
• 1.3.1 微型逆变器的国内外的发展15-16
• 1.3.2 微型光伏并网逆变器的关键技术16-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-18
• 2 微型光伏并网逆变器拓扑的研究与设计18-32
• 2.1 微型并网逆变器的设计要求18
• 2.2 微型光伏并网逆变器拓扑结构的选择18-23
• 2.2.1 DC-DC直直变换部分电路拓扑的分析比较19-23
• 2.3 微型光伏并网逆变系统的组成和技术指标23-25
• 2.3.1 微型光伏并网逆变器的主电路结构框图23-24
• 2.3.2 微型光伏并网逆变器的技术指标24-25
• 2.4 电压源高频链的反激型两极式微型逆变器拓扑的工作原理25-29
• 2.4.1 反激变换器的工作模式分析25-27
• 2.4.2 微型并网逆变器的仿真27-29
• 2.5 本章总结29-32
• 3 光伏并网逆变系统的控制策略32-52
• 3.1 光伏电池的原理和特性32-37
• 3.1.1 光伏电池的原理32-33
• 3.1.2 光伏电池的特性33-34
• 3.1.3 光伏电池的输出特性的仿真34-37
• 3.2 最大功率点跟踪控制策略37-47
• 3.2.1 最大功率点跟踪原理37-42
• 3.2.2 最大功率点跟踪仿真模型输出波形分析42-47
• 3.3 并网逆变器的控制策略47-51
• 3.3.1 并网逆变器的控制方式47-50
• 3.3.2 并网电流控制策略50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 4 孤岛检测技术研究52-66
• 4.1 孤岛产生的原因和危害52
• 4.2 孤岛发生的原理与检测盲区描述52-54
• 4.2.1 孤岛发生的原理52-54
• 4.2.2 Q_(f0)×C_(norm)坐标平面描述法54
• 4.3 常见孤岛检测方法54-58
• 4.3.1 被动式检测方法55-56
• 4.3.2 主动式检测方法56-58
• 4.4 改进的AFD检测策略58-60
• 4.5 改进的AFD仿真与分析60-64
• 4.5.1 THD与检测盲区分析60-62
• 4.5.2 仿真验证62-64
• 4.6 本章小结64-66
• 5 微型光伏并网逆变器的软硬件设计及实验66-80
• 5.1 硬件电路的设计66-74
• 5.1.1 DC/DC变换器电路的设计66-69
• 5.1.2 DC/AC变换器电路的设计69-72
• 5.1.3 检测电路的设计72-74
• 5.2 系统软件的设计74-76
• 5.2.1 主程序模块74-75
• 5.2.2 子程序模块75-76
• 5.3 实验结果76-78
• 5.4 总结78-80
• 6 结论80-82
• 参考文献82-86
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果86-90
• 学位论文数据集9

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