新型光伏并网逆变器拓扑电路与控制策略研究

论文摘要

光伏发电系统中,逆变器的设计是关键,其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个并网系统的性能。本文首先比较和分析了传统中小型光伏并网系统逆变器的几种拓扑结构及控制策略,指出传统的并网逆变器通常包括升压和逆变两个环节,因此装置成本高、体积和重量大,控制复杂,可靠性降低。光伏并网控制目标是:控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量的正弦波,且与电网电压同频、同相。但是光伏阵列直流输出电压低（通常为48V）,欲实现并网必须提高电压。能否将升压和逆变两个功能由一个电路实现?本文通过对目前常用的几种并网逆变器电路进行分析,借鉴直流斩波拓扑电路的研究成果,提出一种新型的双Boost DC-AC逆变器电路,作为光伏发电系统的并网逆变器。该电路能实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比可以很高,因此可以省去升压处理的中间环节,从而有效地解决了光伏阵列直流输出电压低的难题,同时集升压和逆变两个功能于一体,降低了控制难度,节省了成本。文中通过对该电路拓扑结构的研究,确定了主电路方案及电路参数,研究了适合于该新型电路的有效控制策略,分析了并网输出波形的总谐波失真度等主要性能指标,搭建了仿真模型,制作了部分实验样机,进行了仿真实验和样机实验。仿真和样机实验结果表明:双Boost DC-AC逆变器有非常高的电压传输比,波形总谐波失真度低,这种逆变器拓扑电路为光伏并网拓展出新的思路和应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外光伏发电现状及其发展
• 第二章 光伏并网发电及其逆变器结构
• 2.1 光伏发电系统概述
• 2.1.1 太阳能光伏发电系统的典型结构
• 2.1.2 太阳能光伏发电系统的类型
• 2.2 传统光伏并网逆变器拓扑电路
• 2.3 光伏发电并网系统的调度方式
• 2.4 光伏并网基本环节的分析
• 2.5 光伏系统能量转换的理论分析
• 2.6 双Boost DC-AC 逆变器的提出
• 2.7 本章小结
• 第三章 双Boost DC-AC 逆变器拓扑结构研究
• 3.1 双Boost DC-AC 逆变器结构
• 3.2 双 Boost DC-AC 逆变器工作过程分析
• 3.3 双Boost DC-AC 逆变电路参数确定
• 3.4 单相双Boost DC-AC 逆变器的仿真研究
• 3.5 传统逆变器的主要类型与控制策略
• 3.5.1 输出控制方式
• 3.5.2 输出电流的一般控制方式
• 3.6 逆变器的PWM 控制策略
• 3.7 三相逆变器的SVPWM 典型控制策略
• 3.7.1 双Boost DC-AC SVPWM 控制方式的基本电压空间矢量
• 3.7.2 零矢量的作用
• 3.7.3 基本电压矢量作用时间计算
• 3.8 双Boost DC-AC 逆变器稳定性分析
• 3.9 逆变器电流环分析与设计
• 3.9.1 逆变器电流环的建模
• 3.10 本章总结
• 第四章 最大功率跟踪技术研究
• 4.1 太阳能电池的特性
• 4.2 最大功率跟踪的原理与方法
• 4.2.1 最大功率跟踪的原理
• 4.2.2 最大功率跟踪的方法
• 4.3 采用模糊控制策略实现最大功率跟踪
• 第五章 三相双Boot DC-AC逆变器特性分析及仿真研究
• 5.1 三相双Boost DC-AC 逆变器结构的提出
• 5.1.1 三相逆变器的拓扑结构
• 5.1.2 采用△/Y 变压器的逆变电源
• 5.1.3 采用中点形成变压器（NFT）的逆变电源
• 5.1.4 用直流输入电压的中点作为中性点的逆变电源
• 5.1.5 三相四桥臂逆变电源
• 5.2 双Boost DC-AC 逆变器优点
• 5.2.1 三相双Boost DC-AC 逆变器的结构
• 5.3 三相双Boost DC-AC 逆变器仿真实验
• 第六章 三相双Boost DC-AC 逆变器实验研究
• 6.1 系统硬件结构的实现
• 6.2 SVPWM 波形的软件实现
• 6.3 驱动电路的设计
• 6.4 主电路的设计
• 6.5 实验结果分析
• 6.6 本章小结
• 总结与展望
• 一、对本文的总结
• 二、展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文