本文關鍵詞：基于quasi-TZ源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)設計與研究

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【摘要】：隨著科學技術的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)能源已經無法完全滿足人類生產與生活的巨大需求。為了解決這一問題,新能源技術不斷的發(fā)展進步,已經成為了人類能源供應的重要組成部分。太陽能作為清潔環(huán)保的新能源之一,也正逐步取代著傳統(tǒng)能源的地位。光伏逆變并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是利用光伏能源的一種主要形式,近年來也在不斷地快速發(fā)展。本論文在光伏逆變并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)技術不斷革新進步的大背景下,以提高并網(wǎng)發(fā)電效率,解決傳統(tǒng)光伏逆變器中存在問題為目標,提出了一種新型Z源逆變器quasi-TZ源逆變器,并搭建了基于新型光伏逆變器的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。通過matlab/simulink軟件對所設計系統(tǒng)進行仿真分析,并最終采用DSP2812作為主控元件,完成整個系統(tǒng)的實現(xiàn)。本文對光伏發(fā)電逆變器的研究,以及并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的理論和實驗研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文主要提出了一種新型的逆變器—quasi-TZ源逆變器,它不但具有能夠允許逆變器主電路直通等Z源系列逆變器的優(yōu)點,同時它還克服了傳統(tǒng)Z源逆變器存在的直流母線電流不連續(xù),升壓能力有限,啟動沖擊過大等問題。本文詳細分析了quasi-TZ源逆變器的工作原理,并與傳統(tǒng)逆變器進行了優(yōu)缺點的比較,提出了該新型Z源逆變器直通零矢量的生成控制方法。同時本文分析了光伏電池的模型以及輸出特性,比較并分析了幾種目前常用的光伏陣列最大功率點追蹤的方法,確定了變步長擾動觀察法的最大功率追蹤方法。然后提出了針對quasi-TZ源逆變器的光伏并網(wǎng)控制策略,并利用matlab/simulink軟件對系統(tǒng)進行了仿真實驗。最后給出了該系統(tǒng)的設計方案,提出了quasi-TZ源逆變器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的硬件與軟件設計思路,同時完成了實機的制作。通過仿真分析與試驗表明:本文所提出的quasi-TZ源逆變器相比傳統(tǒng)Z源系列逆變器具有啟動沖擊電流小,直流母線電壓連續(xù),升壓能力強的優(yōu)點;并且本文基于quasi-TZ源逆變搭建的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在本文所提出的控制策略下運行穩(wěn)定性良好,能夠快速響應外界環(huán)境變化進行最大功率追蹤。實驗結果證明了本課題設計的可行性與正確性。
【關鍵詞】：quasi-TZ源逆變器 太陽能 最大功率追蹤 光伏系統(tǒng)設計
【學位授予單位】：東北農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要8-9
• 英文摘要9-11
• 1.前言11-19
• 1.1 研究背景與意義11
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)功率變換器11-16
• 1.2.1 傳統(tǒng)功率變換器12-13
• 1.2.2 Z源系列逆變器13-15
• 1.2.3 quasi-TZ源逆變器的提出15-16
• 1.3 Z源系列逆變器研究現(xiàn)狀16
• 1.4 主要研究內容與技術路線16-18
• 1.5 本章小結18-19
• 2.quasi-TZ源逆變器19-27
• 2.1 quasi-TZ源逆變器原理19-21
• 2.2 quasi-TZ源逆變器控制方法21-26
• 2.2.1 恒定直通零矢量控制22-23
• 2.2.2 最大化直通零矢量控制23-25
• 2.2.3 恒定開關頻率零矢量控制25-26
• 2.2.4 三次諧波注入升壓控制26
• 2.3 本章小結26-27
• 3 光伏陣列的最大功率跟蹤27-38
• 3.1 光伏電池的原理與輸出特性27-33
• 3.1.1 光伏陣列仿真與實驗30-33
• 3.2 最大功率追蹤方法33-35
• 3.2.1 恒定電壓跟蹤法33
• 3.2.2 電導增量法33
• 3.2.3 擾動觀察法33-34
• 3.2.4 開路電壓法34-35
• 3.2.5 其它MPPT方法35
• 3.3 變步長擾動觀察法的提出35-37
• 3.4 本章小結37-38
• 4 系統(tǒng)控制策略設計與仿真38-46
• 4.1 quasi-TZ源逆變器直流側控制策略38-40
• 4.2 quasi-TZ源逆變器交流側控制策略40-41
• 4.2.1 SPWM的產生40
• 4.2.2 反孤島控制策略40-41
• 4.3 系統(tǒng)matlab仿真實驗41-45
• 4.3.1 直流側仿真實驗41-44
• 4.3.2 交流側仿真與實驗44-45
• 4.4 本章小結45-46
• 5 系統(tǒng)設計與實驗驗證46-63
• 5.1 quasi-TZ網(wǎng)絡硬件電路設計46-48
• 5.1.1 quasi-TZ網(wǎng)絡電容的計算46-47
• 5.1.2 quasi-TZ網(wǎng)絡電感的計算47-48
• 5.2 逆變部分設計48-51
• 5.2.1 功率器件的選取48
• 5.2.2 驅動與保護電路設計48-50
• 5.2.3 濾波電路設計50
• 5.2.4 逆變部分供電系統(tǒng)設計50-51
• 5.3 系統(tǒng)采樣電路設計51-52
• 5.3.1 直流采樣電路51
• 5.3.2 交流采樣電路51-52
• 5.4 控制電路設計52-53
• 5.5 控制系統(tǒng)軟件設計53-57
• 5.6 quasi-TZ光伏逆變系統(tǒng)實驗分析57-62
• 5.6.1 最大功率追蹤實驗59-60
• 5.6.2 并網(wǎng)實驗60-61
• 5.6.3 反孤島效應實驗61-62
• 5.7 本章小結62-63
• 6 結論與展望63-65
• 6.1 本文主要工作63-64
• 6.2 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術的論文69

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