SiC型交错Flyback光伏均衡器的研究

发布时间：2020-11-11 11:37

　　 近年来,传统能源趋于枯竭,环境恶化日益严重。在此背景下,以清洁能源太阳能为来源的光伏行业得到了快速的发展。由于光伏发电过程中光伏组件的生产误差、阴影遮蔽、光照不均等问题,降低了光伏组件的输出能力,造成了能量的损失。通过对光伏组件的结构优化,使用光伏均衡器可以提高光伏组件的输出能力。本论文主要研究了基于宽禁带功率器件的光伏均衡器。针对SiC MOSFET的研究,本文提出了基于物理模型和分析模型的新型SiC MOSFET模型,并对模型进行分析、验证,为SiC MOSFET的驱动电路及外围电路设计提供了理论基础和应用参考值。对比了SiC MOSFET与Si MOSFET的物理特性与开关特性,并实验验证了SiC MOSFET的耐高温、低损耗等特性。本文通过对比各个功率优化结构的优缺点,选择串联自补偿结构为光伏均衡器的均衡结构。对主功率电路-交错并联Flyback型电路拓扑进行了深入研究,设计实现了该系统中功率器件的ZVS技术,从而降低了系统的损耗。利用新型的宽禁带器件SiC MOSFET的高频特性及交错控制策略,提高了系统的工作频率,达到了系统小型化的目的。由于数字控制系统在速度、精度、性价比等方面的优势,本文选用基于Digital Signal Processing(DSP)的数字控制方式。根据建立的系统小信号模型,得出系统的传递函数,利用MATLAB,完成补偿器的设计。最后本文搭建了光伏均衡实验平台。对交错并联Flyback型均衡器和均衡系统进行实验验证,并得到实验波形。与基于新型SiC MOSFET模型搭建的仿真电路输出一致,达到能量均衡的同时进一步验证了模型的正确性。此外,基于Si MOSFET与SiC MOSFET的均衡器中,运用SiC MOSFET的均衡器工作效率提高4.1%。
【学位单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM615;TN715
【部分图文】：

图１－１光伏组串??为了使光伏组串中光伏板产生的能量全部输出到负载，最大限度的利用太??阳能，常见的解决方式如图１－２所示，在光伏组串输出前加入一级优化结构，??优化结构有以下两种：??—１￣？??Ｉ??■１１１??ＰＶ＇?Ｉ?Ｉ?，??■１１１?Ｌ?＋Ｊａ＾Ｌ？Ｖｏｕｔ??攀监ｒ安品二＿??ＰＶ，?Ｉ?，??ＰＶｎ?－?；??图１－２光伏阵列优化措施??（１）在每个光伏板两端反并联二极管，结构如图１－３所示，该措施的优势??在于光伏组串中发生遮蔽现象后，遮蔽光伏板被反并联二极管钳位，可以防止??光伏板因热斑效应造成的损坏，但是，由于能量流经二极管，将被遮蔽光伏板??的输出短路，造成光伏组串电流取小效应，电流取小效应会减小光伏组串的输??出能量，对后级电路造成影响。电流取小效应是光伏组串中某块光伏板外部环??３??

?ｉ??ｆ－ｊ??ＰＶｎ?ｉ??图１－１光伏组串??为了使光伏组串中光伏板产生的能量全部输出到负载，最大限度的利用太??阳能，常见的解决方式如图１－２所示，在光伏组串输出前加入一级优化结构，??优化结构有以下两种：??—１￣？??Ｉ??■１１１??ＰＶ＇?Ｉ?Ｉ?，??■１１１?Ｌ?＋Ｊａ＾Ｌ？Ｖｏｕｔ??攀监ｒ安品二＿??ＰＶ，?Ｉ?，??ＰＶｎ?－?；??图１－２光伏阵列优化措施??（１）在每个光伏板两端反并联二极管，结构如图１－３所示，该措施的优势??在于光伏组串中发生遮蔽现象后，遮蔽光伏板被反并联二极管钳位，可以防止??光伏板因热斑效应造成的损坏，但是，由于能量流经二极管，将被遮蔽光伏板??的输出短路

??图１－３反并联二极管结构??（２）在光伏板后级加入功率均衡器，当光伏组串输出不均衡时功率均衡器??对光伏组串进行补偿，被遮蔽的光伏板补偿后，其能量可以正常输出。补偿方??式分为交叉补偿和自补偿。图１－４为交叉补偿结构，该结构中均衡器为双向??ＤＣ／ＤＣ，当光伏板２?（ＰＶ２）发生遮蔽时，光伏板１、３经均衡器２、３为光伏板??２补偿电流，使得光伏板不被钳位。该方式随着光伏组串数量増加，系统复杂??度和控制方式难度成倍增加，且成本高，难以大规模规划使用。??＾?Ｉ?■—１??ＭｆＢ?Ｈ???ＰＶ，議??１?｜?均衡器２??躍１?獅丨丨■??－丨
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本文编号：2879134