基于直流母钱的并联型光伏功率优化器研究

发布时间：2020-05-04 19:20

【摘要】：随着能源危机的加剧及自然环境的恶化,大规模发展利用可再生能源已经成为人类社会的共识,其中光伏发电是最具前景和最具代表性的可再生能源项目之一。在光伏发电系统中,最大功率点追踪(MPPT)功能是必不可少的,它可以保证光伏阵列尽可能地输出最大功率,从而提高对太阳能的利用率。根据应用场合的不同,可将光伏MPPT分为光伏阵列级MPPT、光伏组串级MPPT和光伏组件级MPPT。并联型功率优化器(PPO)是实现组件级MPPT的有效方法,并且并联型功率优化器非常适合应用于分布式发电系统。本文针对并联型功率优化器的电路拓扑和控制策略等关键问题展开研究。首先阐述了并联型功率优化器的概念,并进一步分析了并联型功率优化器所研究的主要问题,以及并联型功率优化器所涉及的关键技术。由于并联型功率优化器的核心功能就是实现光伏组件的MPPT控制,因此文中研究了MPPT算法,详细介绍了光伏电池模型,在此基础上阐述了 MPPT的控制原理并分析了一些经典的MPPT算法,之后介绍了本文所采用的基于恒定电压法和变步长扰动观测法组合的改进的MPPT算法,这种算法能满足所研究的并联型功率优化器的需求。其次,本文研究了并联型功率优化器的拓扑,并联型功率优化器的拓扑应采用隔离型高增益变换拓扑。文中介绍了隔离型高增益的几种典型拓扑,然后引入一种基于耦合电感倍压单元的Forward-Flyback变换器作为PPO主拓扑,Forward与Flyback变换单元并联输入串联输出,实现了高增益变换。变压器初级侧在开关导通和关断期间均向次级传递能量,提高了变压器的利用率。变换器拓扑简洁,成本较低。最后,文章对给出了并联型功率优化器的控制策略,为了提高电路的变换效率,提出了针对Forward-Flyback变换器的软开关控制方法,实现电路拓扑中二极管的零电流关断(ZCS)和开关管的零电压开通(ZVS)。在软开关控制的基础上,结合所采用的MPPT算法,给出了PPO的控制策略,文中还给出了并联型功率优化器的硬件设计方案,并设计了一台样机,通过实验验证了理论的正确性。
【图文】：

浙江大学硕士学位论文逦逡逑图１．３邋（ｂ）所示的是组串式结构，多个光伏组件串联形成光伏组串，然后通过组串式逡逑光伏逆变器并入电网发电。与集中式结构相比，姐串式结构的主要优点有：系统中不需要逡逑阻塞二极管，损耗降低；解决了组串功率失配问题，系统抗热斑和抗阴影能力增强；多路逡逑ＭＰＰＴ设计，，每个光伏组串都可以工作在最大功率点（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ，ＭＰＰ），提高逡逑了发电量等。组串式结构的主要缺点包括：不能确保组串中每个光伏组件都工作在最大功逡逑率点，仍存在组件功率失配的问题；系统所需并网逆变器数量较多，故障率高，不利于进逡逑行管理维护；多台并网逆变器并联时，总谐波较高等。组串式光伏逆变器功率等级一般在逡逑若干千瓦到数十千瓦之间｜３＿５１，组串式结构适用于中小功率光伏并网发电场合。逡逑图丨．３（ｃ）所示的是微型逆变器（Ｍｉｃｒｏ－Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）结构，又被称为交流模块（ＡＣ邋Ｍｏｄｕｌｅ）逡逑结构。在这种结构中

光伏发电场合。实际上ＰＰＯ就是一个ＤＣ／ＤＣ变换器，输入端接到光伏组件上，输出端接逡逑入直流母线。逡逑如图１．４所示，ＰＰＯ由两个部分组成，一部分是高频ＤＣ／ＤＣ变换器，另一部分是输逡逑出滤波器。逡逑并联型功率优化器（ＰＰＯ）逡逑ｈ逦—输出１直流逡逑；ＳＳ邋—滤波器ｊ＿母线逡逑逦逦逦逦逡逑图１．４并联型功率优化器示意图逡逑ＰＰＯ的主要特点如下：逡逑６逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615

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本文编号：2648870