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光伏并网逆变器效率优化研究

作　者: 李敏
导　师: 陈敏；徐德鸿
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 光伏并网逆变器空间矢量调制并网电流总畸变率损耗分析效率
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

能源问题和环境问题已经成为制约人类社会可持续发展的两大重要问题,因此光伏、风能和燃料电池等绿色新能源发电系统受到越来越广泛的重视。在这些可再生能源中,光伏发电有着它特有的优势。光伏逆变器作为光伏发电系统中能量传输的重要装置,其转换效率是衡量发电系统性能的重要指标之一。对于逆变器系统,其效率和输出的并网电流THD是有相关性的,因此本文首先通过电路等效,将光伏逆变器的主电路变换成为等效电路,给出了一种计算逆变器并网电流的方法,比较了理想情况下三种调制方式的并网电流THD。分析了实际系统中插入的死区对逆变器输出电压基波和谐波的影响,比较了几种调制策略在存在死区时对并网电流的THD的影响,选出了THD最优的调制序列,为提高效率奠定了基础。然后通过对并网逆变器的三大主要损耗来源,功率器件、滤波电感和变压器的损耗分别建立了损耗模型,对逆变器整体效率进行系统的比较分析。在计算滤波电感磁损时,针对其激励电流非正弦的特点,使用了Ansoft Maxwell这一有限元分析软件进行计算。通过对不同的SVM调制序列的逆变器各部分损耗进行计算和比较,得出了总体效率最优的调制序列。最后设计了实验平台的主电路参数,并在样机上的实验结果对部分理论分析进行了验证。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-17
  1.1 光伏发电的意义  9-11
  1.2 光伏并网逆变器的发展现状  11-15
    1.2.1 光伏并网逆变器的几种结构  12-13
    1.2.2 并网逆变器的调制方式  13-15
  1.3 本文的研究内容  15-17
第2章不同调制序列并网电流THD的分析和比较  17-39
  2.1 谐波的危害与相关标准  17-18
  2.2 SVM调制策略  18-24
    2.2.1 空间矢量调制的基本思想  18-19
    2.2.2 电压空间矢量控制方式  19-24
  2.3 主电路的等效简化  24-29
    2.3.1 逆变桥等效  24-25
    2.3.2 变压器的等效  25-27
    2.3.3 并网电流的计算  27-29
  2.4 不同SVM调制序列并网电流THD的比较  29-33
    2.4.1 谐波电压的计算  29-31
    2.4.2 并网电流THD的比较  31-33
  2.5 死区效应对并网电流THD的影响  33-38
    2.5.1 死区效应对逆变器输出电压的影响  33-36
    2.5.2 考虑死区效应后不同调制序列并网电流THD的比较  36-38
  2.6 小结  38-39
第3章不同SVM调制序列损耗的分析和比较  39-67
  3.1 功率器件的损耗  39-47
    3.1.1 功率器件的损耗模型  39-43
    3.1.2 功率器件损耗的比较结果  43-47
  3.2 滤波电感的损耗  47-59
    3.2.1 滤波电感铜损  47-50
    3.2.2 滤波电感磁损  50-54
    3.2.3 滤波电感的设计和损耗计算  54-58
    3.2.4 滤波电感损耗的比较结果  58-59
  3.3 变压器的损耗  59-65
  3.4 逆变器总体损耗  65-66
  3.5 小结  66-67
第4章实验验证  67-77
  4.1 实验平台主电路的设计  67-73
    4.1.1 功率器件选型设计  67
    4.1.2 变压器设计  67-69
    4.1.3 滤波参数设计  69-73
  4.2 并网逆变器控制方法  73-74
  4.3 实验结果  74-76
  4.4 小结  76-77
第5章总结与展望  77-78
参考文献  78-80
附录  80-89
  A SVM2开关序列在各扇区的开关时序  80-81
  B SVM5开关序列在各扇区的开关时序  81-82
  C SVM12开关序列在各扇区的开关时序  82-84
  D 三相变压器的等效  84-85
  E 等效电路的相关计算  85-88
  F 实验样机照片  88-89
攻读硕士期间发表的论文  89-90
致谢  90

光伏并网逆变器效率优化研究

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