基于新型Z源逆变器的光伏发电技术研究

【摘要】：近年来，随着经济和社会的不断发展，能源与环境问题日趋严重，新能源的开发与利用也越来越受人们所重视，而具有绿色能源之称的太阳能具有取之不尽、用之不竭、无污染的特点，这些特点使太阳能备受亲睐。太阳能发电技术也随之被人们广泛研究与应用，逆变器作为太阳能发电系统中的关键组成部分，对电能的有效转换与利用起到至关重要的作用。无论是传统的电压、电流型逆变器，还是近几年比较热门的Z源逆变器都存在其自身的缺陷。本文针对这几类逆变器的缺点，采用一种新型的Z源逆变器作为光伏发电装置中的电能变换单元，实现太阳能的有效转换与利用。 本文从传统几类逆变器拓扑结构的局限性入手，在深入分析了新型Z源逆变器的工作原理之后，重点分析设计了一种基于新型Z源逆变器的光伏发电系统。论文首先对系统整体方案进行详细的分析与设计，光伏列阵在DSP的协调控制下，通过新型Z源逆变器实现光能到电能的有效转换与系统的安全发电；然后针对Z源网络特有的升/降压特性以及光伏逆变器的性能要求，论文分别对系统的软件和硬件电路进行了设计，并给出了控制算法实现的程序流程图以及功率器件参数的计算方法；最后对系统中可能存在的干扰进行分析，并采取了相应的软、硬件抗干扰措施。 在上述理论分析与设计的基础上，搭建了一个以DSP为主控芯片的基于新型z源逆变器的光伏发电控制平台，通过实验结果证明了理论分析与设计的正确性。 本文的创新点在于该光伏发电系统采用新型z源逆变器作为电能变换单元，省去了直流电压变换单元，节约了成本；采用改进的驱动电路、MPPT控制算法设计，使系统更加稳定、安全。 【关键词】：新型Z源逆变器 光伏发电 DSP 驱动电路 MPPT控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 光伏发电技术的国内外研究现状及发展趋势12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.2.3 发展趋势14-15
• 1.3 课题的实际意义15-16
• 1.4 论文的结构和课题的重点工作16-18
• 1.4.1 论文的结构16
• 1.4.2 课题的重点工作16-18
• 第二章 逆变器拓扑结构分析18-30
• 2.1 传统逆变器的局限性18-20
• 2.1.1 传统电压型逆变器的局限性18-19
• 2.1.2 传统电流型逆变器的局限性19-20
• 2.2 Z源网络的提出与Z源逆变器的出现20-26
• 2.2.1 Z源网络的构成20-21
• 2.2.2 Z源逆变器的工作原理21-25
• 2.2.3 Z源逆变器的应用与缺陷25-26
• 2.3 新型Z源逆变器26-28
• 2.3.1 新型Z源逆变器的拓扑结构26
• 2.3.2 新型Z源逆变器的工作原理26-28
• 2.4 新型Z源逆变器在光伏发电系统中的应用28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 基于DSP的新型Z源光伏发电系统设计30-50
• 3.1 系统的总体方案设计30-31
• 3.2 DSP控制平台简介31-33
• 3.3 IGBT驱动及保护电路设计33-37
• 3.3.1 EXB841 工作原理33-35
• 3.3.2 EXB841驱动电路的改进35-37
• 3.4 信号采集电路设计37-39
• 3.5 辅助电源电路设计39-41
• 3.6 光伏发电系统中关键技术分析41-49
• 3.6.1 SPW1调制技术41-43
• 3.6.2 Z源逆变器的直通控制方法43-45
• 3.6.3 逆变器的电压、电流双闭环控制方法45-47
• 3.6.4 MPPT控制策略研究47-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第四章 系统主要功率器件参数设计50-60
• 4.1 功率二极管与输入电容的设计51-52
• 4.2 Z源网络的设计52-55
• 4.2.1 Z源网络的电容设计52-53
• 4.2.2 Z源网络的电感设计53-55
• 4.3 功率开关管的选取55-56
• 4.4 交流侧电感设计56
• 4.5 交流侧电容的设计56
• 4.6 系统散热设计56-59
• 4.7 本章小结59-60
• 第五章 系统软件设计60-68
• 5.1 初始化模块程序设计61
• 5.2 主控制程序设计61-62
• 5.3 捕获中断程序设计62-63
• 5.4 定时器中断子程序63-64
• 5.5 SPMA控制程序设计64-66
• 5.6 液晶显示子程序设计66-67
• 5.7 本章小结67-68
• 第六章 抗干扰设计和实验结果分析68-79
• 6.1 抗干扰设计68-70
• 6.1.1 硬件抗干扰设计68-69
• 6.1.2 软件抗干扰设计69-70
• 6.2 实验结果分析70-78
• 6.2.1 系统实验平台70-71
• 6.2.2 系统实验内容及结果分析71-78
• 6.3 本章小结78-79
• 第七章 总结与展望79-80
• 7.1 论文研究工作的总结79
• 7.2 展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士研究生期间取得的研究成果85-86

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