反激型光伏并网微逆变器及其控制策略的研究

摘要

进入21世纪以来，能源短缺危机以及环境污染问题使得新能源的开发利用受到越来越多的关注。其中太阳能分布广泛、储量无限，利用过程中清洁无污染。作为分布式发电的重要组成部分，传统光伏并网架构存在因局部阴影造成太阳能利用率低、光伏组件不匹配产生热斑、整体效率低等问题。因此用于与每块光伏组件集成配备的光伏并网微型逆变器得到研究。每个微逆变器的功率在500W以内，独立控制可保证每块组件都能在最大功率点运行，提高局部阴影遮盖下发电系统的太阳能利用率。
　　本文研究了一种交错并联有源箝位反激型微逆变器，前级有源箝位反激变换器采用非互补驱动方式，吸收、转移漏感能量，有效抑制了主开关管关断时的电压尖峰，增加了效率优化的可能性。两路交错并联结构，可减小主开关管应力及输入输出电流谐波。本文首先阐述了非互补驱动有源箝位反激变换器的工作原理，分析了微逆变器的主要损耗组成，并据此给出了关键参数的设计参考。其次，针对光伏并网应用场合及本课题的拓扑结构特点，设计了由并网电流控制、最大功率跟踪控制及均流控制三大部分组成的控制策略。对微型逆变器进行了小信号建模，对并网电流控制进行了闭环设计，满足动态性能、稳定性及进网电流质量的要求。设计了带有电压环的最大功率跟踪方法，可快速、准确跟踪最大功率点并有效解决直流母线电压崩溃问题。设计了均流控制，保证两路均衡功率，提高了微逆变器的可靠性及寿命。
　　最后，本文对整个光伏并网微逆变器系统进行了详细的设计，并搭建了基于TMS320F2812控制的实验平台，在此平台上实现了各项基本功能。实验结果验证了电路原理、控制策略及系统设计的可行性。

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注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2光伏并网微型逆变器背景

1.3微型逆变器的发展及研究现状

1.4课题研究内容

第二章 工作原理和优化设计

2.1光伏并网微型逆变器拓扑构成

2.2非互补有源箝位反激变换器的工作原理

2.3损耗分析

2.4参数优化设计

2.5本章小结

第三章 光伏并网微型逆变器的控制策略

3.1光伏并网微型逆变器的控制系统组成

3.2并网电流控制

3.3最大功率跟踪控制

3.4均流控制

3.5微型逆变器的总体控制

3.6本章小结

第四章 光伏并网微型逆变器的系统设计

4.1光伏并网微型逆变器的设计指标

4.2光伏并网微型逆变器的硬件设计

4.3光伏并网微型逆变器的软件设计

4.4本章小结

第五章 实验验证与分析

5.1实验参数

5.2反激变换器的实验

5.3 MPPT及均流控制实验

5.4并网实验

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文工作总结

6.2后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表的论文及参与完成的项目