单相非隔离型Z源光伏并网逆变器的研究

摘要

并网逆变器是光伏并网发电系统的重要组成部分,正朝着高效率、高可靠性、高功率密度、模块化和智能化的方向发展。非隔离型并网逆变器具有体积小、效率高、成本低等优点,满足并网逆变器发展方向的要求,成为目前光伏并网逆变器的研究热点。
　　本文针对新型非隔离型Z源逆变器展开研究,以实现传统Z源逆变器和非隔离型并网逆变器的优势互补,使系统高效并网的同时提高系统综合性能。结合非隔离型全桥并网逆变器抑制共模电流的关键技术,从拓扑结构和调制策略两方面入手,改进传统Z源逆变器,得到新型单相非隔离型Z源光伏并网逆变器。对新型拓扑的工作原理和工作特性进行分析,着重研究其抑制共模电流的原理,并通过仿真验证其共模电流抑制的有效性。分析了非隔离型Z源光伏并网逆变器的开关应力和系统损耗,采用量化分析的方法将其与传统Z源逆变器的开关应力和损耗进行对比,以证明新型逆变器在效率上的优势。在此基础上，对系统的光伏阵列输出电压控制环、并网电流控制环和Z源电容电压控制环进行设计,并通过阶跃响应和Bode图验证设计的合理性。在MATLAB/Simulink环境下搭建系统仿真模型,仿真结果证明了新型拓扑的可行性和控制策略的有效性。对单相非隔离型Z源光伏并网逆变器进行硬件和软件设计,并搭建了1kW功率的实验样机。实验结果表明:单相非隔离型Z源光伏并网逆变器能够确保系统可靠、高效的运行,本文所提设计方案切实可行。

目录

单相非隔离型Z 源光伏并网逆变器的研究

RESEARCH ON SINGLE-PHASE NON-ISOLATED Z-SOURCE PHOTOVOLTAIC GRID-CONNECTED INVERTER

摘 要

Abstract

目 录

第1 章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 光伏并网逆变器的研究现状

1.3 Z源逆变器的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2 章 单相非隔离型Z 源逆变器基本方案

2.1 单相非隔离型Z 源逆变器的拓扑结构

2.2 工作原理

2.3 非正常工作状态

2.4 工作特性分析

2.5 系统共模电流的抑制

2.6 本章小结

第3 章 逆变器开关应力和损耗分析

3.1 单相非隔离型ZSI 与传统ZSI 开关应力比较

3.2 单相非隔离型Z 源光伏并网逆变器损耗分析

3.3 单相非隔离型Z 源逆变器开关频率的选择

3.4 本章小结

第4 章 系统控制策略分析

4.1 交流并网电流控制

4.2 Z源电容电压控制

4.3 光伏阵列输出电压控制

4.4 仿真分析

4.5 本章小结

第5 章 单相非隔离型Z 源逆变器设计

5.1 单相非隔离型Z 源逆变器硬件电路设计

5.2 单相非隔离型Z 源逆变器软件设计

5.3 实验结果与分析

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

学位论文使用授权说明

致 谢