具有共模电流抑制能力的单相全桥光伏并网逆变器的研究
发布时间：2020-12-20 18:22
能源紧缺已成为困扰世界各国可持续发展的难题,传统化石能源发电会对环境造成不同程度的污染。目前,单相光伏系统多采用非隔离型逆变器,以减小体积、降低成本。而非隔离型逆变器的一大技术问题在于去除隔离变压器后,需要对共模电流进行抑制,否则可能会引起电磁干扰,甚至危及人身安全。传统的并网型逆变器电路拓扑,具有效率不高、谐波含量大、共模电流大等缺点。本文在研究了现有逆变器电路拓扑的基础上,结合课题要求提出了一种改进中点钳位型Heric电路拓扑,以减小中小功率场合非隔离型光伏并网逆变器的共模电流。本文对比了传统扰动观察法和变步长扰动观察法的优劣,仿真实现了对光伏电池的一种变步长扰动观察法,仿真结果表明该变步长观察法具有良好的动态响应性能和较强的抗干扰能力。对并网逆变器共模电流的产生机理和危害进行了研究,重点研究了全桥、H6桥、Heric拓扑、有源中点钳位Heric电路对共模电流的抑制能力,提出了一种改进中点钳位型Heric电路拓扑,该电路拓扑在共模电流抑制能力、变换器效率、控制策略上均具有一定优势。基于状态空间平均法建立了改进中点钳位型Heric逆变器的数学模型,设计了电压外环电流内环的双环控制策略...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 逆变器拓扑研究现状
1.3 光伏发电系统
1.3.1 发电系统分类
1.3.2 并网控制研究现状
1.4 论文研究的主要内容
第二章 光伏电池的输出特性及最大功率点跟踪技术研究
2.1 光伏电池输出特性
2.1.1 光伏电池的数学模型
2.1.2 仿真模型搭建及输出特性分析
2.2 最大功率点跟踪技术
2.2.1 定电压跟踪法
2.2.2 扰动观察法
2.2.3 电导增量法
2.2.4 变步长扰动观察法
2.2.5 仿真搭建与结果
2.3 系统设计结构图
2.4 本章小结
第三章 改进中点钳位型Heric电路及控制策略研究
3.1 共模电流的产生及危害
3.2 H4 桥拓扑的工作原理
3.3 H6 桥逆变电路工作原理
3.3.1 H6 桥逆变电路拓扑
3.3.2 H6 桥逆变器的工作模式
3.4 Heric拓扑与改进中点钳位型Heric拓扑
3.4.1 Heric拓扑
3.4.2 改进中点钳位型Heric拓扑结构
3.4.3 改进中点钳位型Heric电路工作模式
3.5 改进中点钳位型Heric逆变器数学模型及控制策略研究
3.5.1 系统建模
3.5.2 电压环设计
3.5.3 电压环性能分析
3.5.4 具有PR控制器的电流环
3.5.5 PR控制器的局限性与QPR控制
3.5.6 引入电网电压前馈的电流环
3.6 本章小结
第四章 并网电流的改善与锁相环技术研究
4.1 直流母线纹波电压产生机理
4.2 三次谐波产生
4.3 三次谐波抑制
4.4 锁相环的原理
4.5 数字锁相环的实现
4.6 本章小结
第五章 仿真分析与实验样机搭建
5.1 仿真分析
5.1.1 纹波电压补偿前后并网电流仿真
5.1.2 共模电压和共模电流仿真
5.2 样机搭建
5.2.1 实验指标
5.2.2 主电路硬件设计
5.2.3 控制电路设计
5.2.4 并网逆变器的软件设计
5.2.5 实验波形与分析
5.3 本章小结
第六章 总结
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种自适应变步长扰动观察法的研究[J]. 王春宁,王剑,杨艳,廖红华. 电气应用. 2018(23)
[2]不平衡电压下并网逆变器的功率波动抑制与电流平衡协调控制方法[J]. 王逸超,欧名勇,陈燕东,陈仲伟,肖振锋,徐志强. 中国电机工程学报. 2017(23)
[3]单相光伏逆变器直流母线电压二次波动对系统影响的分析与抑制[J]. 陈瑞成,苗加振,胡骢,耿乙文. 电测与仪表. 2017(10)
[4]T型中点钳位三电平逆变器的零电流转换软开关技术[J]. 姚修远,吴学智,杜宇鹏,吴跃林. 电工技术学报. 2016(23)
[5]低漏电流中点钳位型光伏并网逆变器[J]. 高峰,周力为,张现. 北京交通大学学报. 2016(03)
[6]非隔离型H6桥单相光伏逆变器无功补偿调制及并网电流波形改善控制[J]. 刘斌,粟梅,林小峰,孙尧,王辉. 中国电机工程学报. 2016(04)
[7]比例积分与比例谐振对单相逆变器控制的研究与仿真[J]. 刘邓,刘军,陶忠正,李月凡. 电气工程学报. 2015(10)
[8]基于有源钳位的无变压器型单相光伏并网逆变器[J]. 崔文峰,胡森军,李武华,何湘宁,曹丰文. 电工技术学报. 2015(16)
[9]基于准比例谐振积分与重复控制的光伏并网逆变器研究[J]. 杨苹,郑远辉,许志荣,梁平生. 可再生能源. 2015(07)
[10]单相并网逆变器母线电容纹波分析与抑制研究[J]. 戴志威,舒杰,周龙华. 可再生能源. 2014(10)
硕士论文
[1]单相有源箝位五电平逆变器死区生成及其直流母线电容电压平衡控制策略研究[D]. 林逸铭.浙江大学 2018
[2]H6型单相非隔离光伏并网逆变器研究[D]. 曹立伟.哈尔滨工业大学 2017
[3]单相光伏并网逆变器的拓扑设计与共模电压抑制技术研究[D]. 周力为.山东大学 2017
[4]非隔离光伏并网逆变器重复控制策略研究[D]. 柏杨.南京航空航天大学 2017
[5]H6拓扑单相光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 周宁.浙江大学 2017
[6]基于峰值电流的H6型并网逆变器的研究与设计[D]. 任波.山东大学 2015
[7]并网逆变器中全软件锁相环的设计与实现[D]. 徐亚伟.南京理工大学 2014
[8]光伏并网逆变器的建模与控制器设计[D]. 庞晋永.浙江大学 2014
[9]基于H6桥的高效单相光伏并网逆变器的研制[D]. 梁平生.华南理工大学 2013
[10]单相光伏并网逆变器研究[D]. 施凯敏.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：2928336
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 逆变器拓扑研究现状
1.3 光伏发电系统
1.3.1 发电系统分类
1.3.2 并网控制研究现状
1.4 论文研究的主要内容
第二章 光伏电池的输出特性及最大功率点跟踪技术研究
2.1 光伏电池输出特性
2.1.1 光伏电池的数学模型
2.1.2 仿真模型搭建及输出特性分析
2.2 最大功率点跟踪技术
2.2.1 定电压跟踪法
2.2.2 扰动观察法
2.2.3 电导增量法
2.2.4 变步长扰动观察法
2.2.5 仿真搭建与结果
2.3 系统设计结构图
2.4 本章小结
第三章 改进中点钳位型Heric电路及控制策略研究
3.1 共模电流的产生及危害
3.2 H4 桥拓扑的工作原理
3.3 H6 桥逆变电路工作原理
3.3.1 H6 桥逆变电路拓扑
3.3.2 H6 桥逆变器的工作模式
3.4 Heric拓扑与改进中点钳位型Heric拓扑
3.4.1 Heric拓扑
3.4.2 改进中点钳位型Heric拓扑结构
3.4.3 改进中点钳位型Heric电路工作模式
3.5 改进中点钳位型Heric逆变器数学模型及控制策略研究
3.5.1 系统建模
3.5.2 电压环设计
3.5.3 电压环性能分析
3.5.4 具有PR控制器的电流环
3.5.5 PR控制器的局限性与QPR控制
3.5.6 引入电网电压前馈的电流环
3.6 本章小结
第四章 并网电流的改善与锁相环技术研究
4.1 直流母线纹波电压产生机理
4.2 三次谐波产生
4.3 三次谐波抑制
4.4 锁相环的原理
4.5 数字锁相环的实现
4.6 本章小结
第五章 仿真分析与实验样机搭建
5.1 仿真分析
5.1.1 纹波电压补偿前后并网电流仿真
5.1.2 共模电压和共模电流仿真
5.2 样机搭建
5.2.1 实验指标
5.2.2 主电路硬件设计
5.2.3 控制电路设计
5.2.4 并网逆变器的软件设计
5.2.5 实验波形与分析
5.3 本章小结
第六章 总结
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种自适应变步长扰动观察法的研究[J]. 王春宁,王剑,杨艳,廖红华. 电气应用. 2018(23)
[2]不平衡电压下并网逆变器的功率波动抑制与电流平衡协调控制方法[J]. 王逸超,欧名勇,陈燕东,陈仲伟,肖振锋,徐志强. 中国电机工程学报. 2017(23)
[3]单相光伏逆变器直流母线电压二次波动对系统影响的分析与抑制[J]. 陈瑞成,苗加振,胡骢,耿乙文. 电测与仪表. 2017(10)
[4]T型中点钳位三电平逆变器的零电流转换软开关技术[J]. 姚修远,吴学智,杜宇鹏,吴跃林. 电工技术学报. 2016(23)
[5]低漏电流中点钳位型光伏并网逆变器[J]. 高峰,周力为,张现. 北京交通大学学报. 2016(03)
[6]非隔离型H6桥单相光伏逆变器无功补偿调制及并网电流波形改善控制[J]. 刘斌,粟梅,林小峰,孙尧,王辉. 中国电机工程学报. 2016(04)
[7]比例积分与比例谐振对单相逆变器控制的研究与仿真[J]. 刘邓,刘军,陶忠正,李月凡. 电气工程学报. 2015(10)
[8]基于有源钳位的无变压器型单相光伏并网逆变器[J]. 崔文峰,胡森军,李武华,何湘宁,曹丰文. 电工技术学报. 2015(16)
[9]基于准比例谐振积分与重复控制的光伏并网逆变器研究[J]. 杨苹,郑远辉,许志荣,梁平生. 可再生能源. 2015(07)
[10]单相并网逆变器母线电容纹波分析与抑制研究[J]. 戴志威,舒杰,周龙华. 可再生能源. 2014(10)
硕士论文
[1]单相有源箝位五电平逆变器死区生成及其直流母线电容电压平衡控制策略研究[D]. 林逸铭.浙江大学 2018
[2]H6型单相非隔离光伏并网逆变器研究[D]. 曹立伟.哈尔滨工业大学 2017
[3]单相光伏并网逆变器的拓扑设计与共模电压抑制技术研究[D]. 周力为.山东大学 2017
[4]非隔离光伏并网逆变器重复控制策略研究[D]. 柏杨.南京航空航天大学 2017
[5]H6拓扑单相光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 周宁.浙江大学 2017
[6]基于峰值电流的H6型并网逆变器的研究与设计[D]. 任波.山东大学 2015
[7]并网逆变器中全软件锁相环的设计与实现[D]. 徐亚伟.南京理工大学 2014
[8]光伏并网逆变器的建模与控制器设计[D]. 庞晋永.浙江大学 2014
[9]基于H6桥的高效单相光伏并网逆变器的研制[D]. 梁平生.华南理工大学 2013
[10]单相光伏并网逆变器研究[D]. 施凯敏.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：2928336
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2928336.html
