单级式光伏并网微型逆变器研究

【摘要】：分布式光伏并网逆变技术是近几年高速发展起来的研究方向,它将微型逆变器(功率等级一般在150-400瓦)与单个光伏组件集成,更容易实现光伏发电系统的模块化和家电化。分布式光伏并网因高效率高、高可靠性、扩展灵活、组装简便等优势越来越受到人们的青睐。在未来的光伏屋顶、光伏建筑一体化等中小功率应用领域中前景广阔、潜力巨大。 正是在这种背景下,本文以分布式光伏并网发电系统的核心组件微型逆变器为主要研究对象,针对微型逆变器的效率、安全可靠性和高品质问题,在充分考虑到微型逆变器输入电压低、范围宽、电流大等特点和系统需求的基础上,对单级式微型逆变器的系统结构、准比例谐振控制(准PR)和最大功率跟踪点跟踪(MPPT)开展了一些研究。 论文首先对单级式微型逆变器的系统结构和工作原理做了较全面的分析。其次,针对PI控制不能实现无静差的缺点,研究了可实现无静差的准PR并网控制策略,运用幅频特性对PI和准PR控制器的性能、准PR控制器的设计进行了分析。再次,归纳总结了光伏电池的两种模型。针对扰动观察法不能兼顾稳态精度和跟踪时间问题,研究了改进型变步长扰动观察法的MPPT,并运用MATLAB/Simulink对光伏电池的理论模型和改进型变步长扰动观察法进行了仿真。最后,给出了微型逆变器主电路主要器件的参数计算,并用Saber仿真软件对微型逆变器系统仿真。仿真表明,微型逆变器具有很好的输出电压和电流特性。 【关键词】：光伏并网 微型逆变器 单级式 准PR MPPT
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-11
• 1.1.1 光伏发电的背景8-9
• 1.1.2 微型逆变器产生的背景9-11
• 1.1.3 研究意义11
• 1.2 国内外现状和发展11-14
• 1.2.1 微型逆变器的发展现状11-12
• 1.2.2 微型逆变器关键技术研究现状12-14
• 1.3 研究内容与各章节安排14-15
• 第二章 单级式微型逆变器的系统分析15-33
• 2.1 微型逆变器的基本组成部分15-16
• 2.2 微型逆变器主电路的拓扑结构16-21
• 2.2.1 主电路拓扑结构的分类16-17
• 2.2.2 单级式微型逆变器拓扑概述17-21
• 2.3 单级式微型逆变器的拓扑结构和整体框架21-22
• 2.4 系统工作原理22-29
• 2.4.1 前级交错并联反激式的工作原理22-28
• 2.4.2 后级周波变换器的工作原理28-29
• 2.5 单级能量变换的理论分析29-30
• 2.6 输入端解耦的理论分析30-31
• 2.7 本章小结31-33
• 第三章 单级式微型逆变器控制技术的研究33-58
• 3.1 单级式微型逆变器控制策略的分析33-37
• 3.1.1 单级式微型逆变器的控制策略33
• 3.1.2 并网逆变的控制目标与方式33-36
• 3.1.3 微型逆变器电流跟踪控制方式及实现36-37
• 3.2 微型逆变器并网电流控制的选择37-46
• 3.2.1 电流环比例积分控制(PI)38-39
• 3.2.2 电流环比例谐振控制(PR)39-40
• 3.2.3 PI与准PR性能比较40-43
• 3.2.4 准PR控制器的参数分析43-45
• 3.2.5 准PR和PI控制器的仿真45-46
• 3.3 最大功率点跟踪技术46-56
• 3.3.1 光伏电池的理论数学模型和工程应用数学模型46-49
• 3.3.2 光伏阵列仿真模型的建立49-52
• 3.3.3 最大功率点跟踪的原理分析52-53
• 3.3.4 改进型变步长扰动观察法的研究53-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 微型逆变器的参数计算及仿真58-68
• 4.1 微型逆变器主电路的参数计算58-63
• 4.1.1 高频变压器的参数计算58-61
• 4.1.2 功率管MOSFET的参数计算61-62
• 4.1.3 副边整流二极管的参数计算62-63
• 4.1.4 周波变换器的参数计算63
• 4.1.5 输入端解耦电容的参数计算63
• 4.2 单级式微型逆变器的仿真分析63-67
• 4.3 本章小结67-68
• 第五章 结论和展望68-70
• 5.1 结论68
• 5.2 展望68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间主要的研究成果76

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