本文關(guān)鍵詞：基于GaN的雙Buck并網(wǎng)逆變器的損耗分析及共模電流抑制研究

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【摘要】：隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國(guó)的環(huán)境問(wèn)題日益凸顯,因此大力發(fā)展可再生能源發(fā)電,特別是太陽(yáng)能發(fā)電是解決我國(guó)能源危機(jī)和保證可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。近年來(lái),光伏發(fā)電已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注和重視。目前市場(chǎng)上的光伏并網(wǎng)逆變器按照是否隔離來(lái)分,可分為隔離型和非隔離型。隔離型并網(wǎng)逆變器保證了光伏電池板與交流電網(wǎng)側(cè)的電氣隔離,提高了系統(tǒng)的安全性,但體積大、效率低、并且控制復(fù)雜。非隔離型并網(wǎng)逆變器中不存在變壓器,減少了變壓器的能量損耗,具有成本低、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn),受到了人們的廣泛關(guān)注。本文主要研究對(duì)象為雙Buck并網(wǎng)逆變器。首先對(duì)雙Buck并網(wǎng)逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié),采用第三代寬禁帶半導(dǎo)體器件Cascode GaN晶體管解決雙Buck并網(wǎng)逆變器電感較大的問(wèn)題,對(duì)其進(jìn)行了工作原理分析,并網(wǎng)控制策略和主電路參數(shù)的設(shè)計(jì),并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。搭建了雙脈沖測(cè)試平臺(tái),對(duì)Cascode GaN晶體管的驅(qū)動(dòng)電路和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了測(cè)試,得到Cascode GaN晶體管開通、關(guān)斷損耗和碳化硅肖特基二極管關(guān)斷損耗的數(shù)學(xué)模型,并基于此測(cè)試結(jié)果對(duì)整個(gè)電路的損耗進(jìn)行了理論分析。然后對(duì)雙buck并網(wǎng)逆變器的共模特性進(jìn)行了分析,在拓?fù)洳蛔兊幕A(chǔ)上提出了一種無(wú)功發(fā)生控制方法,可使得雙Buck并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)功率的雙向流動(dòng),對(duì)無(wú)功發(fā)生控制方法進(jìn)行了原理分析與共模特性分析,并對(duì)兩種不同的控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后搭建了基于Cascode GaN晶體管和碳化硅肖特基二極管的500W雙Buck并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)樣機(jī),在該樣機(jī)上對(duì)雙Buck并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本課題所做的理論分析、仿真驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明雙Buck并網(wǎng)逆變器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、共模特性好等優(yōu)點(diǎn),且采用GaN晶體管實(shí)現(xiàn)電路的高頻化可以很好的解決電感過(guò)大的問(wèn)題,最后提出的無(wú)功發(fā)生控制方法,可以使得雙Buck并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)功率的雙向流動(dòng),擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
【關(guān)鍵詞】：雙Buck逆變器 Cascode GaN晶體管 共模電流 高頻高效
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-26
• 1.1 課題研究的背景與意義12-13
• 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展13-15
• 1.3 非隔離光伏并網(wǎng)逆變器共模電流問(wèn)題15-19
• 1.3.1 共模電流產(chǎn)生原因15-16
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)共模電流標(biāo)準(zhǔn)16-17
• 1.3.3 共模電流抑制技術(shù)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 非隔離光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)?/span>19-23
• 1.4.1 幾種不同的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)?/span>19-22
• 1.4.2 基于GaN的Buck并網(wǎng)逆變器22-23
• 1.5 本論文研究?jī)?nèi)容23-26
• 2 雙Buck并網(wǎng)逆變器26-34
• 2.1 雙Buck并網(wǎng)逆變器的工作原理分析26-28
• 2.2 雙Buck并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)控制策略28-29
• 2.3 雙Buck并網(wǎng)逆變器電路參數(shù)設(shè)計(jì)29-31
• 2.3.1 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)29
• 2.3.2 電感設(shè)計(jì)29-31
• 2.3.3 濾波電容設(shè)計(jì)31
• 2.4 雙Buck并網(wǎng)逆變器仿真驗(yàn)證31-32
• 2.4.1 開環(huán)仿真驗(yàn)證31-32
• 2.4.2 并網(wǎng)仿真驗(yàn)證32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 3 基于GaN的Buck并網(wǎng)逆變器的損耗分析34-48
• 3.1 器件選型34-36
• 3.1.1 高頻開關(guān)管34-35
• 3.1.2 高頻二極管35
• 3.1.3 低頻開關(guān)管35-36
• 3.2 GaN晶體管高頻應(yīng)用設(shè)計(jì)36-42
• 3.2.1 GaN晶體管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)36-39
• 3.2.2 GaN晶體管動(dòng)態(tài)性能測(cè)試39-42
• 3.3 損耗分析42-46
• 3.3.1 功率器件損耗分析43-44
• 3.3.2 磁性元件損耗分析44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 4 雙Buck逆變器的共模電流抑制研究48-70
• 4.1 雙Buck逆變器共模特性分析48-56
• 4.1.1 共模電流模型48-51
• 4.1.2 共模電流頻域分析51-53
• 4.1.3 死區(qū)對(duì)共模電流的影響53-56
• 4.2 無(wú)功發(fā)生控制方法的Buck并網(wǎng)逆變器56-62
• 4.2.1 工作原理分析56-59
• 4.2.2 無(wú)功發(fā)生控制方法59-60
• 4.2.3 共模特性分析60-62
• 4.3 雙Buck并網(wǎng)逆變器共模特性仿真驗(yàn)證62-65
• 4.3.1 基本Buck并網(wǎng)逆變器共模特性仿真驗(yàn)證62-63
• 4.3.2 無(wú)功發(fā)生控制方法的Buck并網(wǎng)逆變器仿真驗(yàn)證63-65
• 4.4 改進(jìn)電路拓?fù)涞腂uck并網(wǎng)逆變器65-67
• 4.4.1 工作原理分析65-66
• 4.4.2 仿真驗(yàn)證66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-70
• 5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證70-78
• 5.1 硬件電路70-72
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體介紹70-71
• 5.1.2 采樣電路設(shè)計(jì)71-72
• 5.2 雙Buck并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證72-77
• 5.2.1 開環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證72-74
• 5.2.2 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證74-75
• 5.2.3 共模電流測(cè)試75-76
• 5.2.4 效率測(cè)試76-77
• 5.3 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 全文工作總結(jié)78
• 6.2 后續(xù)工作展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 作者簡(jiǎn)歷84-88
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集88

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本文編號(hào)：959299