双通道交错反激型光伏并网微逆变器研究

发布时间：2017-08-21 13:28

  本文关键词：双通道交错反激型光伏并网微逆变器研究

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【摘要】：随着社会的进步与科技的快速发展、能源需求量的增大和化石能源的日益短缺,可再生能源的利用越来越得到人们的重视。太阳能以其独特的优势,扮演着越来越重要的角色,而光伏(Photovoltaic, PV)并网发电作为太阳能利用的一种形式,己成为研究和应用的热点。光伏并网发电系统中能量转换的核心装置是逆变器,而随着家庭用户的迅猛增加与光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic, BIPV)技术的快速发展,开发低成本、高效率的光伏并网微逆变器是各国研究人员追求的目标。本文研究了一种双通道光伏并网微逆变器的电路原理和控制方法,和传统的单通道反激型微逆变器一样,系统由两级电路构成,前级DC/DC电路选用交错并联型反激变换器,而后级DC/AC电路则选用2MOSFET+2SCR的全桥逆变拓扑。论文详细分析了这种双通道并网微逆变器系统的工作原理和控制方法。相对于传统的每块光伏电池组件配备一支逆变器,本文提出两个组件共用一支逆变器的方案,且在效率和成本之间做了折衷,使得性价比得以提高。论文对双通道反激型微逆变器中的4路反激电路提出交错控制策略,4路原边开关管提供相移90度的驱动脉冲控制信号,不仅可以抑制组件侧的电流纹波,而且可以抑制输出侧的电流纹波。分析了并网微逆变器系统的等效电路图,建立了微型逆变器的小信号模型,为控制参数的整定提供了理论设计依据；论文还对基于M1200E芯片的通信技术做了分析与研究。根据双通道微逆变器的性能指标,给出了主要硬件电路的设计和软件流程图。其中硬件设计包括：主要电路参数设计、功率器件选型、采样调理电路的设计、驱动电路的设计。软件设计给出了主要程序的流程图。通过PSIM软件仿真,验证了理论分析的正确性,在此基础上,研制了一台490W的双通道微逆变器实验样机。论文选用TI公司的数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP) TMS320F28035做为主控芯片,实现了微逆变器系统的全数字控制。最后,对490W样机进行了实验和仿真。并采用本文提出的4路反激型交错并联运行的控制策略,对效率、功率因数和谐波进行了测试,测试数据表明实验样机达到了预期设计的性能指标。
【关键词】：光伏并网发电 微逆变器 交错并联 数字控制
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 光伏微逆变器的出现10-11
• 1.3 光伏微逆变器国内外发展概况11-18
• 1.3.1 光伏微逆变器拓扑结构发展现状12-16
• 1.3.2 微逆的控制方法现状16-18
• 1.4 输入电流采样方案18-20
• 1.5 本文的主要研究内容20-22
• 第二章 双通道交错反激型微逆变器的工作原理22-29
• 2.1 光伏并网微逆变器的系统设计22-24
• 2.1.1 前级DC/DC升压电路的选择22-23
• 2.1.2 后级DC/AC逆变电路的选择23-24
• 2.2 双通道交错并联反激型微逆变器的工作原理24-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 双通道交错反激型变换器的建模与控制策略29-40
• 3.1 双通道交错反激型变换器的等效电路29-31
• 3.2 双通道交错反激型变换器小信号模型31-33
• 3.3 双通道反激型并网微逆变器的控制策略33-39
• 3.3.1 4路反激交错并联运行控制策略33-34
• 3.3.2 电流控制环的控制策略34-36
• 3.3.3 基于MI200E芯片的电力载波通信技术36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 双通道交错反激型微逆变器的设计40-57
• 4.1 双通道交错反激型光伏并网微逆变器的硬件设计40-50
• 4.1.1 输入解耦电容设计40-42
• 4.1.2 反激高频开关管的选择42-43
• 4.1.3 反激高频变压器的设计43-47
• 4.1.4 输出整流二极管的选择47-48
• 4.1.5 全桥开关管的选择48-49
• 4.1.6 EMI滤波器电路设计49-50
• 4.2 控制电路设计50-55
• 4.2.1 采样电路设计50-53
• 4.2.2 驱动电路设计53-55
• 4.3 控制系统的软件设计55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 仿真和实验结果分析57-62
• 5.1 基于PSIM仿真和仿真结果分析57-58
• 5.2 实验结果与分析58-60
• 5.3 样机效率测试60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-71
• 致谢71-73
• 攻读学位期间发表的学术论文及科研项目73-75

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本文编号：713168