【摘要】：在新能源中，太陽能是其中佼佼者，在大功率集中式光伏發(fā)電中，由于太陽能電池板工作狀態(tài)互相影響，使太陽能轉(zhuǎn)換電能效率一直不高。于是提出基于單塊太陽能電池板的微逆變器概念。微逆變器可以很好解決集中式光伏發(fā)電中太陽能電池互相影響的問題，即可以使每塊太陽能電池工作在最大功率點處，同時工作環(huán)境更加靈活，，適用于城市、社區(qū)等。 太陽能電池壽命一般在25年左右，微逆變器的壽命也需要與太陽能電池的壽命匹配。在整個微逆變器元器件中，電解電容是影響整個系統(tǒng)壽命的最主要因素，而電容又是微逆變器實現(xiàn)功率解耦的必需儲能元件。 本文基于串聯(lián)緩沖式諧振微逆變器拓撲，在本拓撲中采用三端口功率解耦的方式，即能量緩沖器與逆變器的輸入和輸出端獨立，這樣對微逆變器的輸入和輸出影響比較�。煌瑫r功率解耦電容兩端電壓比較高，進行功率解耦需要的容值減小，使用薄膜電容，提高微逆變器工作的可靠性和壽命。研究了整個拓撲的控制策略。根據(jù)基本原理電路，得出能量緩沖(Buffer)電路和交交變換(Cycloconverter)電路的控制策略，即相對于諧振電流移相控制；同時得出能量緩沖器和交交變換器在一個電網(wǎng)周期的等效阻抗。根據(jù)后級電路的等效阻抗求算出全橋在一個電網(wǎng)周期的移相角變化規(guī)律，從而得到全橋的控制策略。在串聯(lián)能量緩沖微逆變器拓撲的整個控制策略中，所有開關(guān)管的占空比為50%，同時開關(guān)頻率為定值，消除變頻控制帶來的濾波等問題。根據(jù)拓撲中前后級阻抗匹配和串聯(lián)諧振頻率計算出串聯(lián)LC參數(shù)和變壓器匝比。 微逆變器的最大功率點追蹤采用改進擾動觀察法(PQ)，利用太陽能電池輸出功率的差作為誤差信號，經(jīng)過比例積分(PI)控制器產(chǎn)生合適的擾動步長，保證能夠迅速的追蹤到最大功率點同時在最大功率點處不會產(chǎn)生振蕩；針對本拓撲，采用自適應(yīng)的增強型鎖相環(huán)(Adaptive-EPLL)，使輸入和輸出的相位差為零，同時在開啟時刻和電網(wǎng)相位發(fā)生躍變時刻，通過調(diào)節(jié)參數(shù)，保證了頻率不會發(fā)生躍變，提高了鎖相環(huán)追蹤頻率的可靠性。 本文通過仿真和實驗驗證了整個拓撲控制策略的正確性，實現(xiàn)在100W下的運行。
[Abstract]:Among the new energy sources, solar energy is the best among them. In high-power centralized photovoltaic power generation, the solar energy conversion efficiency is not high because of the mutual influence of the working state of solar panels. So the concept of micro inverter based on single solar panel is proposed. Microinverters can solve the problem of the interaction of solar cells in centralized photovoltaic power generation, that is, each solar cell can work at the maximum power point, at the same time, the working environment is more flexible and suitable for cities, communities and so on. The life of solar cell is usually about 25 years, and the life of micro inverter needs to match the life of solar cell. The electrolytic capacitance is the most important factor affecting the whole system life in the whole micro inverter, and the capacitor is the necessary energy storage element to realize the power decoupling of the micro inverter. Based on the series buffer resonant micro-inverter topology, the three-port power decoupling method is adopted in this topology, that is, the energy buffer is independent of the input and output of the inverter, which has little effect on the input and output of the micro-inverter. At the same time, the voltage at both ends of the power decoupling capacitor is high, the capacity required for power decoupling is reduced, and the thin film capacitance is used to improve the reliability and life of the micro-inverter. The control strategy of the whole topology is studied. According to the basic principle of the circuit, the control strategy of the energy buffer (Buffer) circuit and the AC-AC conversion (Cycloconverter) circuit is obtained, that is, the phase shift control relative to the resonant current, and the equivalent impedance of the energy buffer and the AC-AC converter in a power network cycle. According to the equivalent impedance of the back stage circuit, the phase shift angle of the whole bridge in a power network cycle is calculated, and the control strategy of the whole bridge is obtained. In the whole control strategy of series energy buffer micro inverter topology, the duty cycle of all switches is 50 and the switching frequency is fixed at the same time, which eliminates the filtering problems caused by frequency conversion control. The series LC parameters and transformer turn ratio are calculated according to the matching of the front and rear stage impedance and the series resonant frequency in the topology. The maximum power point tracking of the micro-inverter is based on the improved perturbation observation method (PQ), which uses the difference of the output power of the solar cell as the error signal, and generates a suitable disturbance step through the proportional integral (PI) controller. To ensure that the maximum power point can be traced quickly without oscillating at the maximum power point; for this topology, an adaptive enhanced phase-locked loop (Adaptive-EPLL) is used to make the phase difference between input and output zero. At the same time, by adjusting the parameters at the opening time and the phase jump time of the power network, the frequency will not jump and the reliability of the phase-locked loop tracking frequency can be improved. In this paper, the correctness of the whole topology control strategy is verified by simulation and experiment.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM464

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