高效H6桥非隔离型光伏并网逆变器研究

【摘要】：随着分布式发电的迅速普及，逆变器在太阳能发电系统中的地位愈发显著，其性能的改进对于提高系统的效率、可靠性、以及降低成本有着至关重要的作用。非隔离型光伏并网逆变器具有转换效率高、体积小、成本低等优点，因此在光伏并网系统领域得到了广泛的应用。但非隔离型系统的共模漏电流对人身和设备安全造成潜在威胁。针对如何实现高转换效率和抑制共模漏电流问题，研究了一种高效率、低共模电流的非隔离型光伏并网逆变器。 分析了非隔离型并网逆变器的共模漏电流模型，讨论了共模电流在不同逆变拓扑结构中产生的原因和抑制的条件，研究一种六开关非隔离型光伏并网逆变器（简称H6桥）。在两级主电路结构的设计中，前级采用了两路独立的Boost升压电路，后级选择了H6桥拓扑的逆变电路，辅助电源电路则利用了双管反激式变换器。此外，对各自的工作原理作了详细的分析，进而对关键元器件的参数进行了设计。 研究了非隔离型并网逆变器的关键问题，包括输出直流分量的抑制、采样信号处理、温度漂移补偿及多峰效应时的最大功率跟踪控制，分析了问题产生的原因，并提出了相应的控制策略，设计了相关软件算法流程。 搭建了并网测试实验平台，针对所研究的内容进行相关测试，并从实验结果验证相关控制策略的正确性。对比了单极性、双极性调制及H6桥拓扑对共模电流的抑制效果，并结合CEI0_21并网认证标准，测试了5KW非隔离型并网逆变器的相关并网功能及输出性能。实验表明，本文所提出的非隔离型单相光伏并网逆变器的设计方案是切实可行的。 【关键词】：非隔离 高效率 光伏并网 共模漏电流 H6桥 直流分量抑制
【学位授予单位】：华南理工大学
【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 课题的研究背景11-12
• 1.2 国内外光伏发电概述12-15
• 1.2.1 国外光伏发电的发展12-13
• 1.2.2 国内光伏发电现状13-15
• 1.3 并网逆变器的发展现状15-16
• 1.3.1 逆变器分类15
• 1.3.2 并网逆变器的发展方向15-16
• 1.4 论文的主要工作16-18
• 第二章 非隔离光伏并网逆变器共模漏电流抑制18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 非隔离型光伏并网逆变器的共模漏电流模型分析18-20
• 2.3 传统 H 桥逆变器的共模漏电流分析20-23
• 2.3.1 单极性调制的共模分析21-22
• 2.3.2 双极性调制的共模分析22-23
• 2.4 不同逆变拓扑结构对共模漏电流的抑制23-29
• 2.4.1 HERIC 拓扑23-24
• 2.4.2 FB-DCBP 拓扑24-25
• 2.4.3 H5 拓扑25-26
• 2.4.4 H6 桥拓扑分析26-28
• 2.4.5 不同拓扑的损耗比较28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 5KW 非隔离光伏并网逆变器设计30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 逆变器设计目标及总体框架30-34
• 3.2.1 系统设计目标30-31
• 3.2.2 系统拓扑结构功能31-32
• 3.2.3 系统软硬件控制框架32-34
• 3.3 主功率电路结构设计34-41
• 3.3.1 DC/DC 级电路设计35-39
• 3.3.2 DC/AC 级电路设计39-41
• 3.4 辅助电源设计41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 非隔离光伏并网逆变器关键问题研究45-65
• 4.1 引言45
• 4.2 并网逆变器输出直流分量的抑制研究45-49
• 4.2.1 直流分量的产生原因45-47
• 4.2.2 电流无差拍控制算法47
• 4.2.3 基于递推滤波法的直流分量检测47-48
• 4.2.4 直流分量抑制算法48-49
• 4.3 信号采样的预处理和温度补偿方法研究49-55
• 4.3.1 预测控制算法49-52
• 4.3.2 光伏并网系统的温度漂移和温度补偿52-55
• 4.4 多峰效应情形下的最大功率点跟踪控制方法研究55-64
• 4.4.1 局部遮挡下的多峰效应56-57
• 4.4.2 常用的 MPPT 算法57-60
• 4.4.3 多峰效应时的 MPPT 控制算法分析60-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 实验结果分析65-82
• 5.1 引言65
• 5.2 光伏并网逆变器实验方案65-66
• 5.2.1 光伏并网逆变器实验内容65
• 5.2.2 光伏并网逆变器实验条件65-66
• 5.3 光伏并网逆变器主电路控制实验66-68
• 5.3.1 DC/DC级电路测试66-67
• 5.3.2 DC/AC级电路测试67-68
• 5.4 光伏并网逆变器共模电流对比实验68-69
• 5.4.1 传统H桥的共模电流68
• 5.4.2 H6桥的共模电流68-69
• 5.5 光伏并网逆变器关键技术问题分析实验69-75
• 5.5.1 直流分量抑制实验69-70
• 5.5.2 预测控制算法和温度补偿实验70-73
• 5.5.3 多峰效应下的M PPT控制实验73-75
• 5.6 CEIO_21标准并网认证项目实验75-81
• 5.6.1 并网电流谐波75-76
• 5.6.2 过欠压保护76-78
• 5.6.3 过欠频保护78-79
• 5.6.4 注入直流分量保护79-81
• 5.7 本章小结81-82
• 结论82-83
• 参考文献83-88
• 攻读硕土学位期间撰写的论文88-89
• 致谢89-90
• 附件90

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