单相零电压开关逆变器调制方法研究

发布时间：2017-08-26 03:45

  本文关键词：单相零电压开关逆变器调制方法研究

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【摘要】：随着分布式发电的发展,小功率光伏发电将获得广泛应用。由于小功率光伏逆变器安装在住宅、城市商业大楼,因此希望尽量减少小功率光伏逆变器的重量、体积,与此同时提高效率仍然是光伏发电持续追求的目标。本文以户用型小功率光伏并网逆变器作为研究对象,开展了单相复合有源箝位零电压开关逆变器的调制方法研究。 本文第一章首先介绍了单相光伏并网逆变器的分类和几种主要单相逆变器拓扑,分析了这些单相逆变器拓扑在对应调制方法下的共模电压。详细介绍了单相复合有源箝位零电压开关逆变器的拓扑结构。最后介绍了光伏并网逆变器的并网地电流安规及抑制单相逆变器并网地电流的主要方法。 本文第二章首先分析了单相零电压开关逆变器启动阶段存在的问题,找出了启动阶段辅助管电压应力过高的原因。介绍了三种不同箝位电容预充电方法的实现过程及它们抑制启动阶段电压过冲的效果。理论和实验表明优化后的预充电方法能够有效降低零电压开关逆变器在启动阶段辅助管电压应力。 本文第三章推导了零电压开关逆变器的共模等效模型,分析并列举了零电压开关逆变器在光伏并网发电场合所有可能的开关组合方式。分析了零电压开关逆变器与全桥硬开关电路并网共模特性的异同。选择了双极性零电压开关调制方法作为研究对象,分析了电路的工作原理,计算了相应的零电压开关条件。根据零电压开关逆变器的共模等效回路以及相关参数,计算了在双极性零电压开关调制方法下逆变器的并网地电流。最后在一个3kW硬件平台上实现了逆变器所有功率器件的零电压开通以及双极性零电压开关调制下逆变器的并网运行。测试了采用双极性零电压开关调制下逆变器并网地电流波形,分析了并网地电流的抑制效果。理论和实验表明,与现有零电压开关调制方法相比,采用双极性零电压开关调制方法后逆变器的并网地电流能够得到有效抑制。 本文第四章分析了采用双极性零电压开关PWM调制后逆变器的损耗计算,计算并测试了逆变器运行的效率。比较了双极性零电压开关调制方法与现有倍频零电压开关调制方法的损耗分布及效率。分析表明,采用双极性零电压开关调制后逆变器谐振电感电流有效值更大,辅助支路的损耗也更大,因而相同参数下效率更低。
【关键词】：单相零电压开关逆变器 启动方法 地电流 调制方法
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 目录10-12
• 1. 绪论12-22
• 1.1 世界能源形势及光伏发电12-14
• 1.2 单相光伏逆变器发展及现状14-18
• 1.2.1 单相光伏逆变器分类14-15
• 1.2.2 主要单相逆变器拓扑15-18
• 1.3 光伏逆变器并网地电流18-21
• 1.3.1 光伏并网地电流技术指标18-19
• 1.3.2 抑制地电流的主要方法19-21
• 1.4 本文的主要工作21-22
• 2. 零电压开关逆变器启动22-42
• 2.1 零电压开关逆变器启动问题分析22-26
• 2.1.1 现有启动驱动脉冲22-23
• 2.1.2 辅助管应力过高问题分析23-26
• 2.2 三种箝位电容预充电方法26-37
• 2.2.1 纯软件预充电方法26-29
• 2.2.2 附加充电电路方法29-31
• 2.2.3 优化预充电方法31-37
• 2.3 优化预充电方法实验结果37-41
• 2.4 本章小结41-42
• 3. 双极性零电压开关调制方法42-73
• 3.1 逆变器调制方法选择42-50
• 3.1.1 零电压开关逆变器共模等效电路42-44
• 3.1.2 零电压开关逆变器开关组合44-47
• 3.1.3 零电压开关逆变器开关组合选取规则47-49
• 3.1.4 不同调制方法共模电压对比49-50
• 3.2 双极性零电压开关调制方法50-60
• 3.2.1 工作原理50-55
• 3.2.2 零电压开关参数设计55-59
• 3.2.3 功率器件电压电流59-60
• 3.3 并网地电流特性60-63
• 3.3.1 零电压开关调制方法下的共模电压60-62
• 3.3.2 并网地电流理论分析62-63
• 3.4 实验验证63-71
• 3.4.1 功率器件零电压开通64-67
• 3.4.2 零电压开关逆变器并网67-69
• 3.4.3 并网地电流测试69-71
• 3.5 本章小结71-73
• 4. 零电压开关逆变器效率分析73-85
• 4.1 逆变器损耗计算73-77
• 4.1.1 功率器件损耗73-75
• 4.1.2 无源元件损耗75-77
• 4.2 损耗分布及逆变器效率77-79
• 4.3 与倍频零电压开关调制方法的损耗对比79-84
• 4.4 本章小结84-85
• 5. 总结与展望85-87
• 5.1 本文工作总结85-86
• 5.2 未来工作展望86-87
• 参考文献87-92
• 附录A 3KW零电压开关逆变器平台92-93
• 附录B 现有零电压开关调制工作原理93-96
• 附录C 纯软件预充电阶段分析96-99
• 附录D 零电压开关逆变器硬件参数设计99-101
• 附录E 三角波有效值计算101-103
• 攻读硕士学位期间的成果103-104
• 致谢104-105

【参考文献】

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1 钱照明,张军明,吕征宇,彭方正,汪i裆，

本文编号：739473