文档介绍：硕士学位论文
长寿命单相光伏并网微逆变器的研究
RESEACH ON LONG-LIFETIME SINGLE
PHASE PV GRID-CONNECTED MICRO-
INVERTER
刘芳璐
哈尔滨工业大学
2012 年 6 月
国内图书分类号:TM921 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学硕士学位论文
长寿命单相光伏并网微逆变器的研究
硕士研究生:刘芳璐
导师:张东来教授
申请学位:工学硕士
学科:电气工程
所在单位:深圳研究生院
答辩日期:2012 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TM921
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Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON LONG-LIFETIME SINGLE
PHASE PV GRID-CONNECTED MICRO-
INVERTER
Candidate: Liu Fanglu
Supervisor: Prof. Zhang Donglai
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Electrical Engineering
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
光伏发电行业的发展主要为大功率集中式逆变器及微逆变器两个方向。
相比于前者,后者采用独立发电单元单独控制,有效地解决了局部遮挡等问
题,同时更有利于家庭及中小型发电的需求。作为光伏阵列与电网的接口设
备,逆变器在光伏并网发电系统中具有十分重要的作用。多数单相光伏并网
逆变器的使用寿命仅为 5-10 年,而一般情况下,太阳能光伏电池板的寿命
约为 25 年,逆变器成为整个光伏发电系统寿命的决定因素。因此,本课题
针对长寿命单相光伏并网微逆变器进行研究,从拓扑结构和控制方式等对逆
变器进行设计和改进,从而延长光伏逆变器的使用寿命。
本文根据光伏阵列输出电压范围和并网的要求,对单相光伏并网微逆变
器的主电路进行了研究,确定了三级式主拓扑结构,改进了系统的控制方
式。本课题所采用拓扑结构为直流母线侧解耦电路,直流母线电容较小,故
可用小薄膜电容或陶瓷电容代替传统的大铝质电解电容,从而延长系统使用
寿命。微逆变器拓扑的第一级为电压放大级,完成升压和最大功率点跟踪任
务,前级移相参考信号由后级给定,无需采样光伏阵列电压电流即可实现系
统 MPPT 控制;第二级为电流整形级,将系统由电压源转换为电流源,并
输出 100Hz 的正弦半波电流,电流整形级为电压电流双环控制,电流内环
为滞环比较控制,电压外环通过 PI 调节使母线电压稳定在 450V;第三极为
并网全桥逆变级,将 100Hz 正弦半波翻转为与电网同频同相的正弦波,4 个
开关管的驱动信号直接由电网电压转换而来,无需驱动芯片或单片机控制。
本课题通过理论分析和仿真验证了系统的可行性。通过每一级和多级阻
性负载实验,验证了系统的各项功能,最终实现了三级结构系统并网实验。
本课题所设计的单相光伏并网微逆变器能够稳定并网且运行于最大功率点,
通过理论分析,系统使用寿命为 20 年以上,各项指标均达到预期目标。
关键词:微逆变器;长寿命;功率解耦;网压驱动电路;无电流采样 MPPT
控制
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
At present, the development of PV power generation industry is mainly
concentrated in the high-power centralized inverters and micro-inverters.
Compared with the former, the latter uses power unit contro