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单相非隔离型光伏并网逆变器的研究

作　者: 孙龙林
导　师: 张兴
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 光伏并网 共模电压 共模电流 直流分量 比例谐振
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 9次
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内容摘要


在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,新能源的开发与利用愈来愈受到重视。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一。其中太阳能光伏利用受到世界各国的普遍关注。而太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势,必将得到快速的发展。在并网型光伏发电系统中,逆变器是系统中最末一级或唯一一级能量变换装置,其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个并网型系统的性能和投资。按照不同的标准光伏并网逆变器的拓扑结构分为很多种,本文主要研究单相非隔离型光伏并网逆变器。文章首先概述了光伏并网系统的发展情况并分析了当前国际金融危机对光伏产业的影响。其次,分析了当前国际市场上主要的光伏逆变器产品的特点,概括了光伏并网系统中光伏阵列的配置。随后,本文以单相全桥拓扑为模型分析了非隔离型并网系统在采用不同的PWM调制策略下的共模电流,指出了抑制共模电流需满足的条件。对于全桥和半桥拓扑,分析了不同的滤波方式对共模电流抑制的影响。总结了能够抑制共模电流的实用电路拓扑并提出了一种能够抑制共模电流的新拓扑。对不同拓扑的损耗情况在文章中进行了比较。对于非隔离型并网系统中的逆变器易向电网注入直流分量的问题,首先分析了直流分量产生的原因及其导致变压器产生的直流偏磁饱和现象。在此基础上,总结了抑制直流分量的方法,指出了半桥拓扑能够抑制直流分量。对于并网电流的控制,工程上通常采用比例积分控制器,而比例积分控制器在理论上无法实现无静差控制,因此,本文对能够实现无静差控制的比例谐振控制器进行了简要分析。最后,在非隔离型1.5kW实验平台上对共模电流和直流分量的抑制方法进行了验证。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-14
第一章 绪论  14-25
  1.1 课题研究的背景和意义  14-16
  1.2 光伏发电在国内外的发展现状  16-22
    1.2.1 光伏并网的发展情况及金融危机对光伏产业的影响  16-17
    1.2.2 国际光伏并网技术的发展  17-19
    1.2.3 国内外光伏并网逆变器产品的特点及发展趋势  19-22
  1.3 光伏并网逆变器的成本及效率问题  22-23
  1.4 论文的主要内容  23-25
第二章 光伏并网系统的体系结构  25-33
  2.1 光伏阵列的配置  25-27
  2.2 光伏系统的体系结构  27-31
    2.2.1 集中式结构  27
    2.2.2 集成式结构  27-29
    2.2.3 串型结构  29-30
    2.2.4 多重串结构  30-31
    2.2.5 主从结构  31
  2.3 光伏并网体系结构的发展趋势  31-33
第三章 并网系统中共模电流的抑制  33-46
  3.1 非隔离型光伏并网系统中的共模电流  33-34
  3.2 单相光伏并网系统的共模分析  34-38
    3.2.1 单相全桥逆变器的共模分析  34-36
    3.2.2 半桥逆变器的共模分析  36-38
  3.3 不同滤波方式对共模电流抑制的影响  38
  3.4 抑制共模电流的实用电路拓扑  38-46
    3.4.1 带交流旁路的全桥逆变器  38-39
    3.4.2 带直流旁路的全桥逆变器  39-40
    3.4.3 H5 拓扑  40
    3.4.4 本文提出的混合桥臂拓扑  40-42
    3.4.5 各种拓扑结构损耗的比较  42-43
    3.4.6 三相拓扑  43-46
第四章 并网逆变器输出直流分量的抑制  46-57
  4.1 相关国家关于直流分量的标准规范  46
  4.2 直流分量的产生原因  46-47
  4.3 变压器的直流偏磁饱和现象  47-48
  4.4 直流分量的抑制方法  48-57
    4.4.1 软件直流分量的抑制  48-49
    4.4.2 硬件直流分量的抑制  49-50
    4.4.3 基于虚拟电容概念的直流分量抑制方法  50-52
    4.4.4 半桥及其改进拓扑  52-57
第五章 基于准比例谐振控制器的并网电流控制技术  57-63
  5.1 并网系统的结构  57
  5.2 并网逆变器的控制原理  57-58
  5.3 电流内环控制器的选择  58-60
    5.3.1 电流比例(P)控制  58-59
    5.3.2 电流比例积分(PI)控制  59-60
    5.3.3 电流比例谐振(PR)控制  60
  5.4 准比例谐振控制器的参数设计与仿真  60-63
第六章 系统实验及分析  63-71
  6.1 实验系统硬件设计  63-66
    6.1.1 系统构成  63
    6.1.2 IPM 模块的选择  63-64
    6.1.3 控制电路设计  64-66
  6.2 实验系统软件设计  66-68
  6.3 实验结果  68-71
第七章 总结与展望  71-72
参考文献  72-76
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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