文档介绍：硕士学位论文
微逆变器光伏并网发电系统的研究与设计
RESEARCH AND DESIGE OF MICRO-INVERTER
GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC POWER
GENERATION SYSTEMS
李彬彬
哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号:TM615 . 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学硕士学位论文
微逆变器光伏并网发电系统的研究与设计
硕士研究生: 李彬彬
导师: 王明彦教授
申请学位: 工学硕士
学科: 电气工程
所在单位: 电气工程系
答辩日期: 2012 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TM615
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A Dissertation for the Degree of M. Eng.
RESEARCH AND DESIGE OF MICRO-INVERTER
GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC POWER
GENERATION SYSTEMS
Candidate: Binbin Li
Supervisor: Prof. Wang Mingyan
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Electrical Engineering
Affiliation: Department of Electrical Engineering
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
Date of Defense: July, 2012
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
随着世界各国对能源危机与环境问题的日益重视,太阳能发电已成为可再
生能源利用的主力军。其中微逆变器光伏并网发电系统由于具有能量利用最大
化、长使用寿命、即插即用等诸多优点,被认为是未来光伏产业的重要发展方
向,也成为了近年来人们关注的热点。本文针对目前微逆变器的特点与存在的
问题,对其拓扑结构与控制策略展开了深入的理论分析,并进行了详细的仿真
与实验研究,为微逆变器的产品化提供了理论基础与技术支持。
本文首先分析了微逆变器光伏并网系统的技术要求,在此基础上提出了由
BOOST 变换器、有源箝位反激变换器以及 SCR 全桥换流电路组成的三级式微
逆变器拓扑结构,该拓扑具有电气隔离功能,并采用薄膜电容来实现功率解耦
功能以延长微逆变器的使用寿命;本文对各级变换器的工作原理进行了详细的
分析,推导了其关键参数的设计;为了能在输出电流按正弦规律大幅变化的情
况下保证主功率开关管的 ZVS 开关,本拓扑中采用了非互补控制的有源箝位
技术;并根据电网电压的大小,对箝位开关管提出了一种优化的控制方式从而
进一步提升了微逆变器的转换效率。
为了解决采用低容量薄膜电容替代铝电解电容时存在的母线电压不易控制
的问题,本文提出了基于滞环控制的母线电压调节方案,可兼顾稳定性与快速
性,可靠地控制系统输入输出间的功率平衡且不会向电网产生过大的并网电流
振荡;为保证并网电流的质量,本文建立了有源箝位反激变换器的小信号模
型,推导了并网电流的控制器参数设计;为避免采用传统的扰动观测法带来的
误判与搜寻速度慢等问题带来的能量浪费,本文采用了三点权重、变步长的扰
动观测法进行最大功率点跟踪控制,同时提出了无需进行光伏电池电流检测的
MPPT 方案,省去了电流霍尔传感器,降低了微逆变器的成本。
最后,本文进行了微逆变器光伏并网发电系统的实验研究,研制了 200W
的微逆变器实验样机,对其中各级硬件电路和软件控制程序进行了详细的设
计。实验结果验证了本文理论分析的正确性与可行性,为微逆变器光伏并网系
统的应用提供了实验基础。
关键词:微逆变器;有源箝位反激变换器;直流母线电压控制;并网电流控
制;最大功率点跟踪
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
As the world is more and more concerned with fossil fuel exhaustion and
enviro