单相光伏并网反激式微逆变器的研究

发布时间：2017-09-16 12:41

  本文关键词：单相光伏并网反激式微逆变器的研究

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【摘要】：能源是推动社会经济进步和提高人民生活水平的物质基础。光伏并网微逆变器发电系统作为太阳能光伏并网发电的一个分支,方便而且快捷,非常适用于家庭、城市等小功率的用电场合。本文将对单相光伏并网反激式微逆变器进行深入的研究。首先,对按照不同形式划分的并网微逆变器的拓扑结构作了介绍,最终选用了两级式高频隔离型微逆变器拓扑作为光伏并网发电系统的主电路拓扑结构。在此基础上,对主电路中各模块常用电路进行了分析对比,综合系统成本、体积及效率等因素的考虑,提出一种由开关电感Boost升压电路、高频隔离变换电路、全桥逆变电路及LC滤波电路构成的开关电感Boost交错并联反激式微逆变器拓扑结构,并阐述了电路的工作原理及波形。其次,通过对几种常用的并网逆变电流数字控制策略的对比分析,设计了基于分数阶PI的并网逆变电流控制策略,对并网逆变器的输出电流进行跟踪控制。该方法通过对积分阶次的灵活调整,能够使系统具有良好的动态性能、稳态性能、抗干扰性和鲁棒性,并能够实现系统并网运行。然后,设计了单相光伏并网反激式微逆变器系统的硬件电路和软件流程图。依据系统总体控制框图及技术指标,对系统中所涉及的功率器件进行合理的选择,并对反激变压器、LC滤波器、控制电路、电压、电流采样电路、驱动电路、辅助电路、主程序及中断程序流程图进行设计。再次,简述了几种常用的主动与被动式的孤岛检测方法,对带正反馈主动频率偏移法(AFDPF)检测算法的初始斩波因子、正反馈系数及正反馈量作了改进,提出了一种主动与被动相结合的改进AFDPF孤岛检测方法。该方法在满足我国孤岛检测标准的同时,相比于传统AFDPF法,能更加快速、准确地检测出孤岛。最后,利用系统实验平台,进行软硬件联调。由实验结果可知：系统各模块电路的驱动信号、电路工作波形与理论值相符；并网电流波形平滑,且与电网电压同频同相,总畸变率小于5%,满足我国单相光伏并网发电系统的并网要求。
【关键词】：光伏并网发电 交错并联反激 电流控制策略 孤岛检测
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 能源危机与光伏并网发电的兴起10-11
• 1.2 微逆变器产生的背景及意义11-13
• 1.3 光伏并网微逆变器的研究现状13-15
• 1.3.1 微逆变器的国内外发展现状13-14
• 1.3.2 微逆变器的关键技术14-15
• 1.4 主要研究内容及章节安排15-17
• 2 光伏并网微逆变器拓扑结构17-28
• 2.1 并网微逆变器拓扑结构分类及选择17-18
• 2.2 并网微逆变器拓扑结构各模块电路选择18-27
• 2.2.1 DC-DC变换电路选择18-21
• 2.2.2 高频隔离变换电路选择21-25
• 2.2.3 逆变电路选择25-26
• 2.2.4 滤波电路选择26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 反激式并网微逆变器拓扑结构28-34
• 3.1 开关电感Boost交错并联反激式并网微逆变器的工作原理28-29
• 3.2 开关电感Boost交错并联反激式电路的工作波形29-31
• 3.3 仿真验证31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 单相光伏并网逆变控制策略34-48
• 4.1 并网电流数字控制策略分类34-37
• 4.1.1 PI控制34-35
• 4.1.2 无差拍控制35
• 4.1.3 电流滞环比较控制35-36
• 4.1.4 重复控制36-37
• 4.2 分数阶PI(FO-PI或PI~λ)并网逆变电流控制策略37-44
• 4.2.0 并网逆变控制结构37
• 4.2.1 并网逆变电流分数阶PI控制模型37-38
• 4.2.2 分数阶PI控制器设计38-41
• 4.2.3 分数阶PI控制器性能分析41-44
• 4.3 系统抗干扰性分析44-45
• 4.4 仿真结果分析45-46
• 4.5 本章小结46-48
• 5 单相光伏并网反激式微逆变器系统硬件及软件设计48-62
• 5.1 反激式微逆变器硬件电路设计48-52
• 5.1.1 功率器件选择及其参数计算49-50
• 5.1.2 反激式变压器的设计50-51
• 5.1.3 滤波器的设计51-52
• 5.2 反激式微逆变器控制电路设计52-59
• 5.2.1 DSP主电路电路52-54
• 5.2.2 采样电路设计54-57
• 5.2.3 驱动电路设计57-58
• 5.2.4 辅助电路设计58-59
• 5.3 系统软件设计59-61
• 5.3.1 系统主程序设计59-60
• 5.3.2 系统模块中断子程序设计60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 6 孤岛检测技术62-81
• 6.1 孤岛效应产生机理63-64
• 6.2 孤岛检测方法64-72
• 6.2.1 被动式孤岛检测方法64-68
• 6.2.2 主动式孤岛检测方法68-72
• 6.3 孤岛检测盲区72-77
• 6.3.1 孤岛检测盲区的描述方法73-74
• 6.3.2 三种主动式移频法的孤岛检测盲区分布74-76
• 6.3.3 检测盲区分布图的分析76-77
• 6.4 仿真分析77-80
• 6.4.1 算法参数选取77
• 6.4.2 仿真结果分析77-80
• 6.5 本章小结80-81
• 7 系统实验平台及实验结果分析81-86
• 7.1 实验结果分析81-84
• 7.2 本章小结84-86
• 8 工作总结与展望86-88
• 8.1 工作总结86
• 8.2 展望86-88
• 参考文献88-95
• 攻读硕士学位期间发表的论文95-96
• 致谢96-98

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本文编号：863124