倍压电路大升压比双Buck并网逆变器
发布时间：2022-01-12 12:25
传统能源带来的环境污染以及能源匮乏问题日益严重,太阳能因其清洁丰富的优点成为可再生能源中的重点研究对象,与此同时,太阳能发电技术以其高效、无污染、不受资源分布地域限制等优点得到广泛的关注。本文针对光伏并网系统中单个光伏电池板输出电压过低难以升压得到与市电并网的直流母线电压问题,提出了一种将单个光伏电池板20V输出电压通过大升压比DC/DC变换器连接至400V直流母线,之后再经逆变电路将400V直流母线电压实现并网逆变的两级式并网逆变器电路拓扑。该拓扑前级采用一种交错型结构和二极管-电容倍压单元（Diode–capacitor Multiplier,DCM）组合的倍压电路大升压比DC/DC结构,实现高增益和最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）控制;后级采用无桥臂直通风险的双Buck逆变结构,利用电压电流双闭环、数字锁相控制方法实现逆变并网。另外,该拓扑采用高频开关控制以顺应逆变器高开关频率和高功率密度的发展趋势。本文将从电路拓扑结构和控制策略等问题展开深入的研究分析。具体内容包括:首先,对前级高增益高效率电路拓扑的工作原理进行详细分析,通过...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电路电感电流仿真图
青岛大学硕士学位论文17122Srms122out12_12211(2-5)212121NNNIDDDIDDD222Srms211out212_11(2-6)212121NNNIDDDIDdD式中outN4，I1A，对于本文研究的具有单一输入源和相同占空比D1和D2的倍压电路拓扑，开关管电流的仿真图如图2-6所示。根据图2-6看到开关管S2在电路的模态2状态时电流波形中出现了失真和尖峰。开关电流尖峰是由于电容之间的电压不平衡引起的。图2-6开关管电流仿真图Fig.2-6Circuitswitchtubecurrentsimulationdiagram图2-7为电路的开关管和二极管电流仿真图。因为32out4CCCCVVVV，二极管D3刚开始是传递电感电流1LI的，当32out4CCCCVVVV时，此时13outLDD2III。当132out4CCCCCVVVVV时，二极管D1开始导通。在此期间，二极管电流131outDDDDII,II。从电路分析可以得出流过开关管S2电流是2LI、1DI和3DI的总和。因此，开关管S2的电流存在尖峰和失真的问题。其尖峰值的大小等于电感电流1LI和2LI的总和。针对图2-6和2-7中开关管S2出现的电流尖峰和失真问题，一般可以采用三种方法，一是通过减小寄生电容（引入元件实际的寄生电感）；二是通过增大开关管栅极的驱动电阻值以防止开关速度过快；三是对实验样机的电线套磁环。其中，第一种方法既可以通过仿真实现，也可以在绘制主电路过程中适当减小寄生电容来实现，利用引入实际的寄生电感后的仿真图如图2-8所示；第二种方法可以通过系
青岛大学硕士学位论文18统硬件设计中的开关管驱动电路中实现。综合上述分析，可以看出电流表现出与RC电路充放电相似的特性，这主要是由于电路中存在寄生电阻，例如电感直流电阻（DCR）和电压倍增单元中电容的等效串联电阻（ESR）。图2-7开关管和二极管电流仿真图Fig.2-7Switchanddiodecurrentsimulationdiagram图2-8抑制电流尖峰后的开关管电流仿真图Fig.2-8Simulationdiagramofswitchcurrentaftersuppressingcurrentspike2.1.3电压增益和器件电压应力分析结合传统Boost变换器的开关管的峰值电压分析，可以得出图2-2中两个开关管承受的电压应力为：1inS1(2-7)1VVD
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种改进型电导增量法MPPT控制策略仿真研究[J]. 卢超. 信息技术. 2019(03)
[2]分布式光伏电站中集中式逆变器和组串式逆变器的选择比较[J]. 贾帅. 中国设备工程. 2018(22)
[3]集中式与组串式逆变器在光伏电站的应用分析[J]. 贺霞,张敏,朱永灿,王一各. 西安工程大学学报. 2018(04)
[4]基于功率预测的变步长扰动观察法MPPT控制策略研究[J]. 林义,何通能. 计算机测量与控制. 2018(05)
[5]SPWM高频数字控制型双Buck全桥逆变器[J]. 陈裕成,林德荣,王武,蔡逢煌. 福州大学学报(自然科学版). 2018(02)
[6]光伏发电系统最大功率点跟踪技术研究[J]. 吴章玮. 黑龙江科技信息. 2017(04)
[7]三相非隔离型Heric光伏逆变器漏电流抑制研究[J]. 张纯江,贲冰,李建,郭小强. 电工技术学报. 2016(17)
[8]基于改进型变步长电导增量法的最大功率点跟踪策略[J]. 周东宝,陈渊睿. 电网技术. 2015(06)
[9]小功率单相光伏并网逆变器的研究[J]. 柯程虎,张辉. 仪器仪表学报. 2014(12)
[10]改进型低纹波Cockcroft-Walton倍压电路及其特性研究[J]. 李自成,袁保山. 科学技术与工程. 2014(17)
博士论文
[1]基于全波倍压整流电路的模块化电池均衡拓扑研究[D]. 李小龙.西南交通大学 2019
[2]模块化光伏并网系统中微型逆变器和功率优化器结构和控制策略研究[D]. 张哲.浙江大学 2014
[3]人工蜂群算法的改进方法与收敛性理论的研究[D]. 邱剑锋.安徽大学 2014
硕士论文
[1]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[D]. 王春宁.青岛大学 2019
[2]三相光伏逆变器双电流闭环控制策略的研究[D]. 李晓康.青岛大学 2019
[3]两级式光伏并网微型逆变器的研究与设计[D]. 单晓晨.江苏大学 2019
[4]含光伏微源的冷热电联供型微网优化调度研究[D]. 张鹏.西华大学 2019
[5]非隔离两级组串式光伏并网逆变器设计[D]. 李昕.中北大学 2019
[6]光伏发电系统单峰值与多峰值MPPT算法的研究及并网策略分析[D]. 闵轩.南昌大学 2018
[7]基于改进与并行化人工蜂群算法的分类研究[D]. 孙雪凯.中原工学院 2018
[8]单相并网式微型光伏逆变器的设计[D]. 杨文燕.北京交通大学 2018
[9]三相光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 林苹.华北电力大学(北京) 2017
[10]两级式单相光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 李文荣.东北大学 2017
本文编号：3584769
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电路电感电流仿真图
青岛大学硕士学位论文17122Srms122out12_12211(2-5)212121NNNIDDDIDDD222Srms211out212_11(2-6)212121NNNIDDDIDdD式中outN4，I1A，对于本文研究的具有单一输入源和相同占空比D1和D2的倍压电路拓扑，开关管电流的仿真图如图2-6所示。根据图2-6看到开关管S2在电路的模态2状态时电流波形中出现了失真和尖峰。开关电流尖峰是由于电容之间的电压不平衡引起的。图2-6开关管电流仿真图Fig.2-6Circuitswitchtubecurrentsimulationdiagram图2-7为电路的开关管和二极管电流仿真图。因为32out4CCCCVVVV，二极管D3刚开始是传递电感电流1LI的，当32out4CCCCVVVV时，此时13outLDD2III。当132out4CCCCCVVVVV时，二极管D1开始导通。在此期间，二极管电流131outDDDDII,II。从电路分析可以得出流过开关管S2电流是2LI、1DI和3DI的总和。因此，开关管S2的电流存在尖峰和失真的问题。其尖峰值的大小等于电感电流1LI和2LI的总和。针对图2-6和2-7中开关管S2出现的电流尖峰和失真问题，一般可以采用三种方法，一是通过减小寄生电容（引入元件实际的寄生电感）；二是通过增大开关管栅极的驱动电阻值以防止开关速度过快；三是对实验样机的电线套磁环。其中，第一种方法既可以通过仿真实现，也可以在绘制主电路过程中适当减小寄生电容来实现，利用引入实际的寄生电感后的仿真图如图2-8所示；第二种方法可以通过系
青岛大学硕士学位论文18统硬件设计中的开关管驱动电路中实现。综合上述分析，可以看出电流表现出与RC电路充放电相似的特性，这主要是由于电路中存在寄生电阻，例如电感直流电阻（DCR）和电压倍增单元中电容的等效串联电阻（ESR）。图2-7开关管和二极管电流仿真图Fig.2-7Switchanddiodecurrentsimulationdiagram图2-8抑制电流尖峰后的开关管电流仿真图Fig.2-8Simulationdiagramofswitchcurrentaftersuppressingcurrentspike2.1.3电压增益和器件电压应力分析结合传统Boost变换器的开关管的峰值电压分析，可以得出图2-2中两个开关管承受的电压应力为：1inS1(2-7)1VVD
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种改进型电导增量法MPPT控制策略仿真研究[J]. 卢超. 信息技术. 2019(03)
[2]分布式光伏电站中集中式逆变器和组串式逆变器的选择比较[J]. 贾帅. 中国设备工程. 2018(22)
[3]集中式与组串式逆变器在光伏电站的应用分析[J]. 贺霞,张敏,朱永灿,王一各. 西安工程大学学报. 2018(04)
[4]基于功率预测的变步长扰动观察法MPPT控制策略研究[J]. 林义,何通能. 计算机测量与控制. 2018(05)
[5]SPWM高频数字控制型双Buck全桥逆变器[J]. 陈裕成,林德荣,王武,蔡逢煌. 福州大学学报(自然科学版). 2018(02)
[6]光伏发电系统最大功率点跟踪技术研究[J]. 吴章玮. 黑龙江科技信息. 2017(04)
[7]三相非隔离型Heric光伏逆变器漏电流抑制研究[J]. 张纯江,贲冰,李建,郭小强. 电工技术学报. 2016(17)
[8]基于改进型变步长电导增量法的最大功率点跟踪策略[J]. 周东宝,陈渊睿. 电网技术. 2015(06)
[9]小功率单相光伏并网逆变器的研究[J]. 柯程虎,张辉. 仪器仪表学报. 2014(12)
[10]改进型低纹波Cockcroft-Walton倍压电路及其特性研究[J]. 李自成,袁保山. 科学技术与工程. 2014(17)
博士论文
[1]基于全波倍压整流电路的模块化电池均衡拓扑研究[D]. 李小龙.西南交通大学 2019
[2]模块化光伏并网系统中微型逆变器和功率优化器结构和控制策略研究[D]. 张哲.浙江大学 2014
[3]人工蜂群算法的改进方法与收敛性理论的研究[D]. 邱剑锋.安徽大学 2014
硕士论文
[1]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[D]. 王春宁.青岛大学 2019
[2]三相光伏逆变器双电流闭环控制策略的研究[D]. 李晓康.青岛大学 2019
[3]两级式光伏并网微型逆变器的研究与设计[D]. 单晓晨.江苏大学 2019
[4]含光伏微源的冷热电联供型微网优化调度研究[D]. 张鹏.西华大学 2019
[5]非隔离两级组串式光伏并网逆变器设计[D]. 李昕.中北大学 2019
[6]光伏发电系统单峰值与多峰值MPPT算法的研究及并网策略分析[D]. 闵轩.南昌大学 2018
[7]基于改进与并行化人工蜂群算法的分类研究[D]. 孙雪凯.中原工学院 2018
[8]单相并网式微型光伏逆变器的设计[D]. 杨文燕.北京交通大学 2018
[9]三相光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 林苹.华北电力大学(北京) 2017
[10]两级式单相光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 李文荣.东北大学 2017
本文编号：3584769
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