一种新型光伏发电变换器

论文摘要

石油、煤等矿物能源危机的加剧使得人们的目光逐渐投向于新能源的开发利用,太阳能由于资源丰富、无噪音、无污染等优点成为研究热点之一。AC-MODULE并网发电系统凭借其模块化设计的优点,成为未来光伏并网发电系统的发展趋势。为了解决现有AC-MODULE中由于功率变换器输入端使用大铝电解电容而影响其使用寿命这一缺陷,本文采用双级式电路架构,利用中间高压直流链电容作为太阳能电池和电网之间的能量退耦环节,通过该方式实现了用高压直流链中小容量薄膜电容取代原有输入端使用的大电解电容,延长了AC-MODULE的使用寿命。本文首先对太阳能电池的工作特性做了仿真研究,确定日照强度和温度是影响其输出功率的重要因素。通过控制推挽变换器输入电压使之稳定在太阳能电池最大功率点电压,达到最大功率点追踪目的。建立系统能量采样数据模型,并以此作为逆变部分的控制模型,通过控制输出电流幅值,维持系统之间能量平衡,并控制输出电流追踪电网电压,达到功率因数为1。最后设计了一台150W的原理样机,完成了全部硬件设计调试和部分控制软件,给出了系统仿真验证结果和实验波形,达到预期设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究课题的目的和意义
• 1.1.1 全球能源危机与环境问题
• 1.1.2 分布式太阳能发电系统
• 1.2 太阳能发电概况
• 1.2.1 国外情况
• 1.2.2 国内情况
• 1.3 AC-MODULE 的发展和研究概述
• 1.3.1 AC-MODULE 的发展概况
• 1.3.2 AC-MOUDLE 的研究概况
• 1.4 课题研究的内容
• 第二章 光伏发电系统
• 2.1 太阳能发电系统运行模式
• 2.2 太阳能电池板特性
• 2.2.1 太阳能电池的电气特性
• 2.2.2 太阳能电池工作特性的仿真
• 2.3 最大功率点追踪
• 2.4 孤岛运转现象检测
• 2.5 太阳能发电系统并网技术要求
• 第三章 小型光伏发电系统架构与控制策略
• 3.1 光伏发电系统架构变化过程
• 3.2 小型光伏并网发电变换器拓扑
• 3.2.1 系统能量退耦环节
• 3.2.2 推挽变换器
• 3.2.3 逆变部分
• 3.3 系统控制策略
• 3.3.1 DC-DC 部分控制
• 3.3.2 逆变部分控制
• 第四章 系统电路设计和控制软件设计
• 4.1 系统硬件电路设计
• 4.1.1 推挽变换器的设计
• 4.1.2 储能电容的设计
• 4.1.3 逆变部分的设计
• 4.1.4 其他周围电路的设计
• 4.1.5 辅助电源设计
• 4.2 系统数字控制部分硬件设计
• 4.2.1 芯片选型
• 4.2.2 芯片dsPIC30f2020 端口配置
• 4.3 软件设计
• 4.3.1 开发环境和工具
• 4.3.2 系统主程序流程图
• 4.3.3 子程序流程图
• 第五章 仿真及实验
• 5.1 系统仿真验证
• 5.2 系统实验波形
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 进一步的工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 学习研究成果和论文情况
• 附录1：功率电路
• 附录2：控制电路