宽输入高效微功率并网光伏逆变器研究

发布时间：2017-04-09 03:26

  本文关键词：宽输入高效微功率并网光伏逆变器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可再生能源的开发利用是解决能源危机的有效措施之一,太阳能作为取之不尽的清洁能源,在能源利用的比例中越来越高,其中光伏并网发电是利用太阳能的重要方式。交流模块式作为一种光伏发电系统架构,具有抗阴影能力强、即插即用、可靠性高等优点,已成为光伏发电的很重要架构之一。微功率光伏并网逆变器PVMI作为交流模块式发电架构的核心设备,面临着输入电压低范围宽、升压比大、对效率和功率密度要求严苛等挑战。针对这些挑战,本文提出研究了一种前级采用全桥LLC谐振变换器,后级采用全桥逆变器的两级电路结构,作为PVMI的电路拓扑。LLC谐振变换器一般采用变频控制,对于输入电压很宽的PVMI,调频范围很大,这对器件的选择、设计、系统控制稳定性都带来了很大挑战,甚至是不可行的控制方式。就此关键问题,本文提出采用变频+移相相结合的混合控制LLC谐振变换器来解决此问题。文章分析了变频控制和变频移相控制LLC谐振变换器的工作原理,并用基波近似等效法对变换器的基本特性进行了分析,推导了输入输出电压的增益表达式,同时讨论了变频与移相控制的权重,即变频控制的频率范围和移相控制的移相范围。全桥逆变电路采用无差拍控制策略控制并网电流,文章详细推导了无差拍电流控制的数学模型。针对无差拍控制模型只能用在电感电流连续模式的问题,以及光伏逆变器并网电流THD规定和加州(CEC)或欧洲(EU)效率的权重特点,本文研究了一种分段变频控制的方法,根据并网电流的大小改变开关频率,使电感工作在电流连续模式,兼顾逆变器的效率和并网电流THD。最后,设计了一台额定输出250W,基于Dspic33fj32gs606全数字控制的微功率光伏并网逆变器原理样机,并完成了实验调试。实验结果表明：样机在全电压输入下开关频率变化范围窄,并网电流畸变小,功率因数高,效率高,峰值效率为94.5%,CEC效率为93.5%,控制方案有效可行。
【关键词】：微功率光伏逆变器 LLC谐振 无差拍 混合控制 宽电压输入
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景8-11
• 1.1.1 能源危机8-9
• 1.1.2 新能源发电9
• 1.1.3 光伏发电系统架构9-11
• 1.2 微功率光伏并网逆变器11-12
• 1.3 适用于宽输入电压的微功率并网逆变器12-14
• 1.4 本文研究内容及意义14-16
• 1.4.1 研究内容14-15
• 1.4.2 研究意义15-16
• 第二章 变频控制全桥LLC谐振变换器16-26
• 2.1 工作模态分析16-21
• 2.1.1 开关频率f_m17-18
• 2.1.2 开关频率f_s=f_r工作原理18-19
• 2.1.3 开关频率f_s>f_r工作原理19-21
• 2.2 变频控制全桥LLC谐振变换器的基本特性21-24
• 2.2.1 基波分析法21-23
• 2.2.2 输入输出电压传输比G23-24
• 2.3 工作区域的划分24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 变频移相控制全桥LLC谐振变换器26-34
• 3.1 工作模态分析26-29
• 3.2 变频移相控制全桥LLC谐振变换器的基本特性29-32
• 3.3 混合控制策略的实现32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 全桥并网逆变器电流控制策略研究34-42
• 4.1 并网电流控制策略34-38
• 4.1.1 PI控制34-35
• 4.1.2 滞环控制35-36
• 4.1.3 无差拍控制36-38
• 4.2 电流无差拍控制的改进38-39
• 4.3 全桥逆变电路调制方案39-41
• 4.3.1 单极性SPWM调制39-40
• 4.3.2 双极性SPWM调制40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 微功率并网逆变器的设计与仿真42-59
• 5.1 硬件电路设计43-49
• 5.1.1 全桥LLC谐振变换电路设计43-46
• 5.1.2 全桥并网逆变电路设计46-49
• 5.2 软件设计49-53
• 5.2.1 Dspic33fj32gs606控制器49-50
• 5.2.2 控制系统设计50-51
• 5.2.3 软件流程图51-53
• 5.3 混合控制全桥LLC谐振变换电路仿真53-55
• 5.4 全桥并网逆变电路仿真55-58
• 5.4.1 恒定频率无差拍电流控制的仿真55-56
• 5.4.2 分段变频无差拍电流控制的仿真56-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 实验验证59-73
• 6.1 反激辅助电源测试59
• 6.2 全桥LLC谐振变换电路测试59-65
• 6.3 全桥并网逆变电路测试65-68
• 6.4 整机测试68-71
• 6.5 整机效率提升的可行性71-72
• 6.6 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 附录79-80
• 个人简历80-81
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋路平;风电·光电中的逆变器选择[J];太阳能;2003年05期

2 蒋路平;;风光发电系统中逆变器的选择[J];中国建设动态.阳光能源;2005年03期

3 盛立健;张先飞;郑建勇;;Z源逆变器的研究[J];江苏电器;2008年02期

4 丁成伟;高鹤;赵吉利;;一种实用的车载逆变器的设计[J];今日电子;2008年03期

5 ;凯翔专业为逆变器检测提供解决方案——逆变器负载柜[J];电源技术应用;2009年05期

6 刘耀宏;;逆变器[J];信息系统工程;2010年05期

7 ;您的光伏逆变器还没检测?凯翔来给您支招![J];电源技术应用;2010年11期

8 张艺东;;SPWM逆变器调制方式的研究[J];科技创新与生产力;2011年05期

9 张杨俊;王大伟;闫民华;詹景君;;Z源逆变器[J];电源世界;2011年04期

10 郝丽娟;;全球市场准入并网光伏逆变器研讨会在苏召开[J];认证技术;2011年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 牟必骏;;关于辊道电机逆变器容量的计算和选型[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年

2 明正峰;钟彦儒;;用于电机驱动的谐振极ZVT-PWM逆变器功耗及效率分析[A];第11届全国电气自动化电控系统学术年会论文集[C];2002年

3 郭荥祥;巩瑞春;袁红霞;;单相SPWM逆变器重复控制技术的仿真研究[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年

4 于海龙;刘锋;;一种新型便携式逆变器的分析与设计[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年

5 郭荣祥;巩瑞春;袁红霞;;单相SPWM逆变器重复控制技术的仿真研究[A];全国冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年

6 于海龙;刘锋;;一种新型便携式逆变器的分析与设计[A];全国冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年

7 肖岚;;逆变器综合课程设计教学平台的开发[A];第二届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（下册）[C];2004年

8 李德华;余望;张志远;余敬东;;一种新型控制方法在单相逆变器中的应用[A];浙江省电源学会第十届学术年会暨新能源开发与电力电子研讨会论文集[C];2006年

9 杨奇;黄文新;胡育文;钱海;;应用于异步起动机的新型L-源逆变器[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

10 张超华;汤雨;谢少军;;改进Z源逆变器设计[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 涂露芳;北京大型光伏逆变器基地奠基[N];北京日报;2010年

2 本报记者 张子瑞;逆变器行业逆市扩张[N];中国能源报;2011年

3 本报记者 徐建华;光伏逆变器：“寒冬”中逆势而上[N];中国质量报;2012年

4 本报记者 徐恒;国产逆变器：市场好竞争力弱[N];中国电子报;2012年

5 张志辉;致力于提供高性能的光伏逆变器[N];中国能源报;2012年

6 CUBN 记者 周洪博;光伏逆变器或提振光伏产业[N];中国联合商报;2012年

7 广东 付兵彭;简易方波12V转220V交流逆变器电路图[N];电子报;2012年

8 王辉;2012年全球光伏逆变器将破70亿美元[N];中国能源报;2012年

9 浙江 吴建龙;简易逆变器的制作[N];电子报;2013年

10 本报记者 朱怡;逆变器制造商转向电站开发[N];中国电力报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赵方平;光伏并网逆变器关键问题研究[D];上海大学;2015年

2 蔡春伟;串联型高增益Z源逆变器及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

3 丁凯;混合多电平逆变器拓扑及其市制方法研究[D];华中科技大学;2004年

4 庄凯;输入串联输出并联逆变器系统控制策略的研究[D];南京航空航天大学;2008年

5 陈金平;多电平直流环节逆变器新型拓扑与调制方法研究[D];长安大学;2013年

6 范功诚;混合动力电动车中高性能Z源逆变器控制器研究[D];华中科技大学;2013年

7 单庆晓;级联型逆变器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2003年

8 裴雪军;PWM逆变器传导电磁干扰的研究[D];华中科技大学;2004年

9 佟为明;PWM逆变器特定消谐式谐波抑制技术的研究[D];哈尔滨工业大学;1999年

10 王姿雅;多电平二级管钳位型逆变器电容电压平衡SVM算法及其应用研究[D];湖南大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 苏宝珍;基于Quasi-Z源逆变器的光伏并网/储能组合控制研究[D];燕山大学;2015年

2 郝鑫;并网微逆变器的研究与设计[D];华南理工大学;2015年

3 唐鲲;基于太阳能发电的UPS的研究[D];昆明理工大学;2015年

4 姚乐乐;光伏逆变器的并网研究[D];河北联合大学;2014年

5 杜弯;三相T型三电平光伏逆变器技术研究[D];燕山大学;2015年

6 马瑜冰;地铁再生制动能量利用方案的研究[D];西南交通大学;2015年

7 王思;Z源逆变器拓扑及控制方法的研究[D];西南交通大学;2015年

8 李小涛;E公司光伏逆变器产品失败案例研究[D];华中师范大学;2015年

9 张路;容错型三相四开关有源电力滤波器控制研究[D];山东大学;2015年

10 阮永宝;基于PLC的微型逆变器智能光伏并网系统及PLC信道特性研究[D];云南师范大学;2015年

  本文关键词：宽输入高效微功率并网光伏逆变器研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：294371