近年來,傳統(tǒng)能源趨于枯竭,環(huán)境惡化日益嚴重。在此背景下,以清潔能源太陽能為來源的光伏行業(yè)得到了快速的發(fā)展。由于光伏發(fā)電過程中光伏組件的生產(chǎn)誤差、陰影遮蔽、光照不均等問題,降低了光伏組件的輸出能力,造成了能量的損失。通過對光伏組件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使用光伏均衡器可以提高光伏組件的輸出能力。本論文主要研究了基于寬禁帶功率器件的光伏均衡器。針對SiC MOSFET的研究,本文提出了基于物理模型和分析模型的新型SiC MOSFET模型,并對模型進行分析、驗證,為SiC MOSFET的驅(qū)動電路及外圍電路設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)和應(yīng)用參考值。對比了SiC MOSFET與Si MOSFET的物理特性與開關(guān)特性,并實驗驗證了SiC MOSFET的耐高溫、低損耗等特性。本文通過對比各個功率優(yōu)化結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,選擇串聯(lián)自補償結(jié)構(gòu)為光伏均衡器的均衡結(jié)構(gòu)。對主功率電路-交錯并聯(lián)Flyback型電路拓撲進行了深入研究,設(shè)計實現(xiàn)了該系統(tǒng)中功率器件的ZVS技術(shù),從而降低了系統(tǒng)的損耗。利用新型的寬禁帶器件SiC MOSFET的高頻特性及交錯控制策略,提高了系統(tǒng)的工作頻率,達到了系統(tǒng)小型化的目的。由于數(shù)字控制系統(tǒng)在速度、精度、性價比等方面的優(yōu)勢,本文選用基于Digital Signal Processing(DSP)的數(shù)字控制方式。根據(jù)建立的系統(tǒng)小信號模型,得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù),利用MATLAB,完成補償器的設(shè)計。最后本文搭建了光伏均衡實驗平臺。對交錯并聯(lián)Flyback型均衡器和均衡系統(tǒng)進行實驗驗證,并得到實驗波形。與基于新型SiC MOSFET模型搭建的仿真電路輸出一致,達到能量均衡的同時進一步驗證了模型的正確性。此外,基于Si MOSFET與SiC MOSFET的均衡器中,運用SiC MOSFET的均衡器工作效率提高4.1%。
【學位單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM615;TN715
【部分圖文】：

圖１－１光伏組串??為了使光伏組串中光伏板產(chǎn)生的能量全部輸出到負載，最大限度的利用太??陽能，常見的解決方式如圖１－２所示，在光伏組串輸出前加入一級優(yōu)化結(jié)構(gòu)，??優(yōu)化結(jié)構(gòu)有以下兩種：??—１￣？??Ｉ??■１１１??ＰＶ＇?Ｉ?Ｉ?，??■１１１?Ｌ?＋Ｊａ＾Ｌ？Ｖｏｕｔ??攀監(jiān)ｒ安品二＿??ＰＶ，?Ｉ?，??ＰＶｎ?－?；??圖１－２光伏陣列優(yōu)化措施??（１）在每個光伏板兩端反并聯(lián)二極管，結(jié)構(gòu)如圖１－３所示，該措施的優(yōu)勢??在于光伏組串中發(fā)生遮蔽現(xiàn)象后，遮蔽光伏板被反并聯(lián)二極管鉗位，可以防止??光伏板因熱斑效應(yīng)造成的損壞，但是，由于能量流經(jīng)二極管，將被遮蔽光伏板??的輸出短路，造成光伏組串電流取小效應(yīng)，電流取小效應(yīng)會減小光伏組串的輸??出能量，對后級電路造成影響。電流取小效應(yīng)是光伏組串中某塊光伏板外部環(huán)??３??

?ｉ??ｆ－ｊ??ＰＶｎ?ｉ??圖１－１光伏組串??為了使光伏組串中光伏板產(chǎn)生的能量全部輸出到負載，最大限度的利用太??陽能，常見的解決方式如圖１－２所示，在光伏組串輸出前加入一級優(yōu)化結(jié)構(gòu)，??優(yōu)化結(jié)構(gòu)有以下兩種：??—１￣？??Ｉ??■１１１??ＰＶ＇?Ｉ?Ｉ?，??■１１１?Ｌ?＋Ｊａ＾Ｌ？Ｖｏｕｔ??攀監(jiān)ｒ安品二＿??ＰＶ，?Ｉ?，??ＰＶｎ?－?；??圖１－２光伏陣列優(yōu)化措施??（１）在每個光伏板兩端反并聯(lián)二極管，結(jié)構(gòu)如圖１－３所示，該措施的優(yōu)勢??在于光伏組串中發(fā)生遮蔽現(xiàn)象后，遮蔽光伏板被反并聯(lián)二極管鉗位，可以防止??光伏板因熱斑效應(yīng)造成的損壞，但是，由于能量流經(jīng)二極管，將被遮蔽光伏板??的輸出短路

??圖１－３反并聯(lián)二極管結(jié)構(gòu)??（２）在光伏板后級加入功率均衡器，當光伏組串輸出不均衡時功率均衡器??對光伏組串進行補償，被遮蔽的光伏板補償后，其能量可以正常輸出。補償方??式分為交叉補償和自補償。圖１－４為交叉補償結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中均衡器為雙向??ＤＣ／ＤＣ，當光伏板２?（ＰＶ２）發(fā)生遮蔽時，光伏板１、３經(jīng)均衡器２、３為光伏板??２補償電流，使得光伏板不被鉗位。該方式隨著光伏組串數(shù)量増加，系統(tǒng)復(fù)雜??度和控制方式難度成倍增加，且成本高，難以大規(guī)模規(guī)劃使用。??＾?Ｉ?■—１??ＭｆＢ?Ｈ???ＰＶ，議??１?｜?均衡器２??躍１?獅丨丨■??－丨
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本文編號：2879134