高性能离网型光伏电能变换技术研究

摘要

新能源技术的开发与利用对于解决当前全球能源短缺和环境污染问题起到至关重要的作用，其中太阳能是目前最清洁而且取之不尽的一种能源。光伏发电系统越来越多的受到国内外研究学者的关注。在分析、总结国内外光伏发电系统研究现状的基础之上，通过构建单相光伏离网发电系统平台，对其若干关键技术进行了研究，提出了一种新颖高效的DC/DC变换器，并且完成了DC/AC变换器的仿真、设计与实验研究，重点研究了前级DC/DC变换器。
　　 首先，对国内外光伏发电系统的研究现状及市场前景进行了总结，对目前光伏逆变器的几种主要结构做了简要的说明、对比与分析，总结出一种适用于本项目的结构形式。
　　 其次，分析几种常用的DC/DC变换器结构，对其工作方式与控制方法做了适当的说明，总结各种拓扑结构的优缺点。在移相全桥变换器和Boost变换器的基础上，结合两种拓扑结构的优缺点，提出一种将Boost电路与移相全桥串联谐振电路相结合的拓扑结构。该电路具有变换效率高、输出输入增益高、电路结构相对简单，控制电路与移相全桥电路完全相同等优点，并在一定程度上弥补了移相全桥串联谐振电路的缺点;对电路的工作状态做了详细的分析，结合数学模型总结出了电路实现ZVS的条件，对电路存在的一些问题做了比较充分的研究，并提出了解决方案。
　　 最后，对后级逆变电路进行了数学建模，选用电容电流内环、瞬时电压外环控制策略，给出了详细的控制器设计过程，并且将控制器做了离散化;最后，利用MATLAB/Simulink对系统进行了仿真，并且通过实验得到了验证。
　　 设计与实现了一台1000W的样机，分析实验数据，实验结果验证了分析、计算的正确性。