基于quasi-TZ源逆变器的光伏发电系统设计与研究

发布时间：2017-08-15 07:04

  本文关键词：基于quasi-TZ源逆变器的光伏发电系统设计与研究

  更多相关文章： quasi-TZ源逆变器 太阳能 最大功率追踪 光伏系统设计

【摘要】：随着科学技术的不断发展,传统能源已经无法完全满足人类生产与生活的巨大需求。为了解决这一问题,新能源技术不断的发展进步,已经成为了人类能源供应的重要组成部分。太阳能作为清洁环保的新能源之一,也正逐步取代着传统能源的地位。光伏逆变并网发电系统是利用光伏能源的一种主要形式,近年来也在不断地快速发展。本论文在光伏逆变并网发电系统技术不断革新进步的大背景下,以提高并网发电效率,解决传统光伏逆变器中存在问题为目标,提出了一种新型Z源逆变器quasi-TZ源逆变器,并搭建了基于新型光伏逆变器的并网发电系统。通过matlab/simulink软件对所设计系统进行仿真分析,并最终采用DSP2812作为主控元件,完成整个系统的实现。本文对光伏发电逆变器的研究,以及并网发电系统的理论和实验研究具有重要的现实意义。本文主要提出了一种新型的逆变器—quasi-TZ源逆变器,它不但具有能够允许逆变器主电路直通等Z源系列逆变器的优点,同时它还克服了传统Z源逆变器存在的直流母线电流不连续,升压能力有限,启动冲击过大等问题。本文详细分析了quasi-TZ源逆变器的工作原理,并与传统逆变器进行了优缺点的比较,提出了该新型Z源逆变器直通零矢量的生成控制方法。同时本文分析了光伏电池的模型以及输出特性,比较并分析了几种目前常用的光伏阵列最大功率点追踪的方法,确定了变步长扰动观察法的最大功率追踪方法。然后提出了针对quasi-TZ源逆变器的光伏并网控制策略,并利用matlab/simulink软件对系统进行了仿真实验。最后给出了该系统的设计方案,提出了quasi-TZ源逆变器光伏并网系统的硬件与软件设计思路,同时完成了实机的制作。通过仿真分析与试验表明:本文所提出的quasi-TZ源逆变器相比传统Z源系列逆变器具有启动冲击电流小,直流母线电压连续,升压能力强的优点;并且本文基于quasi-TZ源逆变搭建的光伏并网发电系统在本文所提出的控制策略下运行稳定性良好,能够快速响应外界环境变化进行最大功率追踪。实验结果证明了本课题设计的可行性与正确性。
【关键词】：quasi-TZ源逆变器 太阳能 最大功率追踪 光伏系统设计
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要8-9
• 英文摘要9-11
• 1.前言11-19
• 1.1 研究背景与意义11
• 1.2 光伏发电系统功率变换器11-16
• 1.2.1 传统功率变换器12-13
• 1.2.2 Z源系列逆变器13-15
• 1.2.3 quasi-TZ源逆变器的提出15-16
• 1.3 Z源系列逆变器研究现状16
• 1.4 主要研究内容与技术路线16-18
• 1.5 本章小结18-19
• 2.quasi-TZ源逆变器19-27
• 2.1 quasi-TZ源逆变器原理19-21
• 2.2 quasi-TZ源逆变器控制方法21-26
• 2.2.1 恒定直通零矢量控制22-23
• 2.2.2 最大化直通零矢量控制23-25
• 2.2.3 恒定开关频率零矢量控制25-26
• 2.2.4 三次谐波注入升压控制26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 光伏阵列的最大功率跟踪27-38
• 3.1 光伏电池的原理与输出特性27-33
• 3.1.1 光伏阵列仿真与实验30-33
• 3.2 最大功率追踪方法33-35
• 3.2.1 恒定电压跟踪法33
• 3.2.2 电导增量法33
• 3.2.3 扰动观察法33-34
• 3.2.4 开路电压法34-35
• 3.2.5 其它MPPT方法35
• 3.3 变步长扰动观察法的提出35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 系统控制策略设计与仿真38-46
• 4.1 quasi-TZ源逆变器直流侧控制策略38-40
• 4.2 quasi-TZ源逆变器交流侧控制策略40-41
• 4.2.1 SPWM的产生40
• 4.2.2 反孤岛控制策略40-41
• 4.3 系统matlab仿真实验41-45
• 4.3.1 直流侧仿真实验41-44
• 4.3.2 交流侧仿真与实验44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 5 系统设计与实验验证46-63
• 5.1 quasi-TZ网络硬件电路设计46-48
• 5.1.1 quasi-TZ网络电容的计算46-47
• 5.1.2 quasi-TZ网络电感的计算47-48
• 5.2 逆变部分设计48-51
• 5.2.1 功率器件的选取48
• 5.2.2 驱动与保护电路设计48-50
• 5.2.3 滤波电路设计50
• 5.2.4 逆变部分供电系统设计50-51
• 5.3 系统采样电路设计51-52
• 5.3.1 直流采样电路51
• 5.3.2 交流采样电路51-52
• 5.4 控制电路设计52-53
• 5.5 控制系统软件设计53-57
• 5.6 quasi-TZ光伏逆变系统实验分析57-62
• 5.6.1 最大功率追踪实验59-60
• 5.6.2 并网实验60-61
• 5.6.3 反孤岛效应实验61-62
• 5.7 本章小结62-63
• 6 结论与展望63-65
• 6.1 本文主要工作63-64
• 6.2 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表学术的论文69

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本文编号：676800