无源软开关光伏微逆变系统控制策略的研究

摘要

在电力市场中，间歇性能源取代传统化石能源是必然趋势。然而，间歇性能源发电系统大规模并网不可避免会对电网产生不利影响，因此，近年国内外专家和学者提出了分布式发电和徽网的概念，致力于解决和协调新能源发电和大电网安全运行之间的矛盾。在光伏分布式发电和微网中，电力电子设备体积尽可能小，这对小功率光伏逆变器的开关频率提出了很高的要求。当开关频率很高的时候，会给逆变电路带来较高的开关损耗和电磁干扰等等影响。为了解决这个问题，软开关技术被应用到微逆变系统中，逐渐成为微逆变技术中的热门研究方向。
　　本文结合目前光伏微逆变系统的理论知识和关键技术，提出了一种高效低成本的变频软开关光伏微逆变系统，通过电路工作原理分析、数学建模、软件平台测试和硬件平台测试，设计搭建了基于无源软开关技术的单相和三相微逆变系统。通过本文的研究主要有以下成果:
　　1、在微逆变系统的相关理论知识和软开关逆变器的最新研究成果总结的基础上，基于光伏阵列发电模型和特性，设计微逆变拓扑，提出一种高效低成本的变频软开关光伏微逆变系统。
　　2、提出的光伏微逆变系统具有无需额外的功率元件和磁性元件特点，利用开关管的体电容和逆变桥侧的电感谐振实现软开关，开关损耗降低的同时也节约了系统成本。
　　3、在对不同逆变拓扑相配套的开关管软开关控制方案进行对比分析的基础上，选出实用性最高的控制方案。引入了阻尼的概念，对比了加入阻尼前后整个微逆变系统的工作情况。
　　4、通过数学建模，软件平台和硬件平台，实现了所提出的光伏微逆变系统单相三相并网控制，并通过仿真和实验进行了验证。
　　5、研究结果表明，本文所提出的光伏微逆变器，不仅拓扑简单，成本低廉，而且能够高效稳定地工作，具有重要实际应用价值。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 光伏发电并网现状

1．2．2 光伏并网逆变器研究进展

1．2．3 光伏发电并网标准

1．3 光伏徽逆交系统关键技术

1．3．1 光伏微逆变系统常用结构

1．3．2 微逆变器并网控制策略

1．3．3 软开关逆变技术

1．4 本文工作与研究内容

第二章 无源软开关光伏徼逆变系统工作原理和参数设计

2．1 光伏阵列工程模型

2．1．1 光伏阵列等效电路

2．1．2 工程计算方法分析

2．1．3 光伏阵列仿真设计

2．2 软开关电流控制模式

2．3 系统电流控制

2．3．1 边界电流控制方式

2．3．2 恒电流滞环控制方式

2．3．3 变电流滞环控制方式

2．3．4 控制方式比较分析

2．4 三相光伏徼逆变器并网输出滤波器

2．4．1 微逆变器并网滤波方式

2．4．2 LCL滤波器参数设计

2．5 并网电流控制方法

2．6 锁相环PLL设计

2．7 本章小结

第三章 无源光伏电流控制型软开关单相徽逆变系统

3．1 单相徼逆变系统建模

3．2 电流环设计分析

3．3 软件仿真与硬件实验

3．4 本章小结

第四章 无源变频软开关三相三环徼逆变系统仿真

4．1 三相三环徼逆变系统建模

4．2 三相双电流环微逆变系统控制

4．2．1 逆变桥侧电感电流内环控制

4．2．2 电网侧电流环控制

4．2．3 直流侧电压环控制

4．3 软件仿真和硬件实验

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录读硕期间发表的论文