基于电流型Z源逆变器的光伏并网系统研究

论文摘要

近年来新能源技术越来越广泛的应用在发电系统中,特别是太阳能技术的应用。在发电系统中并网逆变器是整个系统的核心。为了提高光伏并网系统的性能和并网电能的质量,本文采用Z源型的并网逆变器,并在分析该逆变器的基础上研究了整个光伏发电系统。第二章分析了Z源逆变器的拓扑和工作原理。根据输入电源类型的不同Z源逆变器分为：电压型和电流型。重点分析了两者的工作原理和换流状态。第三章分析了太阳能电池的物理特性,根据其物理特性参数构建了数学模型。提出了一种新的电导增量法,介绍了三种常用的最大功率跟踪方法。第四章对电流型Z源逆变器进行数学建模,根据所求得的传递函数画出了电流型Z源逆变器的小信号传递函数图。根据传递函数对Z源并网逆变器的控制策略进行了研究,提出了三个闭环：光伏阵列电压环、Z源电容器电压环和并网交流电流环。第五章对电流型Z源逆变器(CFZSI)的主电路参数进行了设计：根据抑制直流电压中高次谐波设计Z源电容器；根据抑制电流谐波设计Z源电感；综合快速电流跟踪特性和抑制电流谐波设计并网电感；对光伏阵列输出电容器、Z源网络输入二极管和逆变桥开关管和二极管进行了简单设计。第六章建立了单相电流型Z源逆变器PWM波形发生模块、光伏阵列输出电容器滤波模块、Z源网络模块、交流并网模块,控制电路的光伏阵列电压环模块、Z源电容器电压环模块和并网电流环模块等的仿真模型。通过对Z源逆变器的特性以及控制系统的三个模块进行了计算机仿真,得出了仿真的波形,证实了Z源逆变器的升降压功能和控制系统的准确性和稳定性。最后,对本文研究的基于Z源逆变器的光伏并网系统进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 光伏发电的背景及其意义
• 1.2 光伏发电系统的分类
• 1.3 光伏并网发电系统逆变器
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 Z源逆变器
• 2.1 Z源逆变器拓扑
• 2.2 Z源逆变器的基本原理
• 2.3 ZSI的换流过程
• 2.4 本章小结
• 3 光伏阵列和最大功率点追踪
• 3.1 光伏阵列的工作原理
• 3.2 光伏阵列的建模
• 3.3 最大功率点跟踪
• 3.4 本章小结
• 4 单相电流型Z源逆变器的数学模型及其控制策略
• 4.1 单相电流源Z源逆变器的建模
• 4.2 单相电流源Z源逆变器控制策略
• 4.3 本章小结
• 5 电流型Z源逆变器主电路参数设计
• 5.1 Z源网络电容的设计
• 5.2 Z源网络电感的设计
• 5.3 交流并网电感设计
• 5.4 其他元器件设计
• 5.5 本章小结
• 6 光伏并网系统仿真模块的建立与仿真结果分析
• 6.1 光伏并网系统仿真模块的建立
• 6.2 控制系统模块仿真模型
• 6.3 并网系统总模型
• 6.4 仿真结果分析
• 6.5 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献