基于两级式软开关变换器光伏并网技术研究

发布时间：2017-09-05 07:30

  本文关键词：基于两级式软开关变换器光伏并网技术研究

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【摘要】：当今世界大量消耗的常规化石能源,引发了许多关系到今后社会发展的难题。其中以能源危机和环境污染两个问题最为突出,所以新能源发电进入到各个国家的视线中。光伏并网发电以其所具有的诸多优点,有成为21世纪一种主要能源的潜力。但是光伏并网发电由于其过高的发电成本依然无法在现在广泛应用。因此提高光伏电池光电转换效率,同时提升并网变换器的转换效率,是现今光伏发电中亟需解决的问题。如果变换器的转换效率得到提高,那么就可以获得更多的电能输出,也就相对降低了发电成本,有利于光伏并网发电的大范围使用。首先,本文研究了一种应用于光伏并网系统中的两级式软开关变换器拓扑,在光伏发电变换器中应用软开关技术能使系统功率密度提高,实现系统的轻量化与小型化。其中,前级采用改进型Boost变换器DC/DC变换器,易于实现软开关功能,升压比高,适用于两级式光伏并网发电系统;后级采用改进型单极双藕合电感DC/AC变换器。通过与各种不同DC/AC拓扑的软开关性能进行分析比较,确定该拓扑没有电容平衡等问题,并且辅助器件电流应力小,励磁电流的复位容易实现。然后在论文中为验证该拓扑的软开关性能,对该拓扑进行了原理分析。其次,本文对三种经典的最大功率点跟踪算法进行介绍,并分析其出现误差的原因。针对定步长电导增量法与传统变步长电导增量法存在的问题。提出优化了比例因子的改进型变步长电导增量法。并建立了MPPT控制算法模型,使用PSIM软件进行仿真。研究仿真结果后发现,使用改进型变步长导纳增量算法的系统跟踪最大功率点的速度更快,在最大功率点附近系统输出功率也更稳定。进而,两级式光伏并网变换器有两种不同的控制策略。本文详细介绍了两种MPPT控制策略的原理。并选择了更适合本文提出的光伏并网系统的在前级使用MPPT控制的策略。最后,本文将使用改进型变步长电导增量算法控制的两级式光伏并网变换器使用PSIM软件进行仿真,并分析其输出的仿真波形。证明该变换器具有在剧烈变化的环境中稳定并网的功能。
【关键词】：光伏发电 两级式并网变换器 软开关 MPPT
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 太阳能及其光伏产业8-9
• 1.2 光伏并网发电的现状与前景9-10
• 1.2.1 光伏并网发电是太阳能利用的必然趋势9
• 1.2.2 国外光伏并网发电发展情况9-10
• 1.2.3 国内光伏并网发电的发展现状和前景10
• 1.3 光伏并网发电系统的介绍10-12
• 1.3.1 单级式光伏并网发电系统简介10-11
• 1.3.2 两级式光伏并网发电系统简介11-12
• 1.4 最大功率点跟踪技术12-13
• 1.5 发展光伏并网发电技术的要素13-14
• 1.6 本文所做的工作14-15
• 第二章 两级式光伏并网变换器的研究15-29
• 2.1 前级DC/DC拓扑的设计15-21
• 2.2.1 基本Boost升压电路的分析15-17
• 2.2.2 改进型ZVT Boost变换器17-19
• 2.2.3 工作原理分析19-20
• 2.2.4 电路器件参数计算20-21
• 2.2 后级DC/AC软开关拓扑的研究21-28
• 2.2.1 DC/AC软开关拓扑的发展21-24
• 2.2.2 改进型单极双耦合电感 ZVS 软开关变换器24
• 2.2.3 工作原理分析24-25
• 2.2.4 建模分析系统的优良性能25-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 光伏并网技术中的最大功率点跟踪算法研究29-49
• 3.1 太阳能电池等效模型及其输出特性曲线29-32
• 3.1.1 太阳能电池的等效电路分析29-30
• 3.1.2 太阳能电池的工作特性30-32
• 3.2 经典的追踪最大功率点算法32-38
• 3.2.1 恒定电压跟踪法（CVT）32-34
• 3.2.2 扰动观察法（P&O）34-36
• 3.2.3 电导增量法（IncCond）36-38
• 3.3 改进型变步长电导增量法算法的研究38-44
• 3.4 基于Boost软开关电路的MPPT仿真分析44-48
• 3.4.1 光伏系统MPPT仿真平台结构44-45
• 3.4.2 环境条件不变时两种MPPT算法波形45-47
• 3.4.3 环境条件变化时两种 MPPT 算法波形47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 两级式光伏发电系统的控制策略研究49-54
• 4.1 前级DC/DC变换器MPPT控制策略49-50
• 4.2 后级DC/AC变换器MPPT控制策略50-52
• 4.3 后级DC/AC变换器实现MPPT的不利因素52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 基于PSIM软件的仿真及仿真结果分析54-57
• 5.1 基于PSIM9.0 的仿真及其参数设置54-55
• 5.2 仿真结果分析55-56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 作者简介61-62
• 致谢62-63

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