单级反激式光伏微型并网逆变器的研究与设计

摘要

进入21世纪以来，太阳能以其供应持久、清洁无害、储量巨大和应用便利这四大优势，使得能源消费结构和新能源的投资金额都逐渐向光伏发电方向倾斜，这也暗示着光伏发电技术很可能成为中国能源问题的突破口。
　　本文依托于湖北省“2011”协同创新计划项目，在之前项目组设计出的独立风光互补发电装置的基础之上，结合功能要求，研究设计出一套单级反激式光伏并网微型逆变器。
　　本文完成的主要工作和取得的成果如下：
　　（1）根据单级反激式微型并网逆变器的功能要求及设计方案，完成了单级反激式光伏微型并网逆变器主电路的设计，分析了主电路中各部分模块的功能，并完成了各模块中元器件参数的计算和选型，其中包括解耦电容的选择，反激变换器的设计，有源钳位电路的设计，周波变换器的设计。之后，在主电路的基础上，完成了各检测电路的设计，并详细分析每个电路的结构和工作原理，计算出其具体的设计参数。
　　（2）以硬件参数为依据，分析了并网反激变换器的平均等效电路，建立了反激式微型并网逆变器的小信号交流模型，计算出电流环PI控制器的理想参数，并通过仿真验证其参数的正确性。该模型有助于得到理想的电流环PI控制器参数，并能缩短开发周期，为后期装置的改进和优化打下基础。
　　（3）针对传统过零鉴相锁相方法的不足，提出一种基于dp旋转坐标系的软件锁相方法，建立了dp旋转坐标系下的单相锁相环数学模型，并结合C语言和MATLAB构建了dp旋转坐标系下的单相锁相环，检验了该锁相方法在电网变频、变压、变相三种情况下都能快速准确地跟踪电网电压相位和频率的变化。
　　（4）利用PSIM及MATLAB分别对光伏组件、有源钳位电路、微型并网逆变器进行仿真，通过仿真验证了单级反激式光伏并网微型逆变器设计的有效性。
　　（5）搭建样机平台，并对样机平台进行试验，试验验证本文单级反激式光伏并网微型逆变器效果，满足项目需求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 微型逆变器的发展及研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 单级反激式微型并网逆变器的电路设计

2.1 微型并网逆变器的主电路设计方案

2.2 解耦电容的选择

2.3 反激电路的设计

2.4 有源钳位电路的设计

2.5 周波变换器及其驱动电路的设计

2.6 单级反激式微型并网逆变器主电路的设计

2.7 检测电路的设计

2.8 本章小结

第3 单级反激式微型并网逆变器控制环及软件设计

3.1 电流环的设计

3.2 PLL的设计

3.3 MPPT的设计

3.4 软件设计

3.5 本章小结

第4章 单级反激式微型并网逆变器的仿真与试验

4.1 光伏组件的建模和仿真

4.2 主要电路的仿真分析

4.3 样机试验结果与分析

4.4 本章小结

第5章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 前景展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

作者在攻读硕士学位期间参与的项目

作者在攻读硕士学位期间申请/授权的专利