本文關(guān)鍵詞：基于平面集成技術(shù)的并網(wǎng)逆變器LCL濾波器研究

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【摘要】：自從18世紀(jì)蒸汽機(jī)發(fā)明,人類進(jìn)入工業(yè)化之后,以石油、煤炭為代表的化石能源消費(fèi)需求量與日俱增,一方面,在帶來了極大工業(yè)文明的同時(shí),也隨之帶來了氣候變暖,環(huán)境污染等相關(guān)生態(tài)問題;另一方面,由于化石能源的儲(chǔ)量有限,且不可再生,能源危機(jī)即將到來。發(fā)展清潔與可再生能源已迫在眉睫。這時(shí)以太陽能,風(fēng)能為代表的分布式能源進(jìn)入人類視野。由于其具有可持續(xù),清潔等特點(diǎn),近些年分布式能源在全世界范圍內(nèi)都有較為長(zhǎng)足的發(fā)展。而分布式能源由于其自身特性,產(chǎn)生的電能有直流、交流,且諧波含量大,并不能直接接入電網(wǎng)。此時(shí)就需要逆變裝置和濾波裝置將分布式能源有效地接入電網(wǎng)。本文研究的單相并網(wǎng)濾波器就是其關(guān)鍵技術(shù)之一。首先,論文對(duì)單相并網(wǎng)逆變器輸出端的諧波進(jìn)行了分析。具體諧波含量由開關(guān)管的控制方式和頻率決定,說明了在逆變器并網(wǎng)過程中L型和LCL型濾波器的有效性。然后針對(duì)并網(wǎng)的入網(wǎng)電流需要達(dá)到國際與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),以及需要同時(shí)兼顧濾波器性能、功率因數(shù)和損耗等要求,在盡量滿足以上限制條件的情況下,分別設(shè)定電容、電感、阻尼電阻、諧振頻率設(shè)計(jì)的基本原則。從而以一臺(tái)功率為600W的并網(wǎng)逆變器為對(duì)象,設(shè)計(jì)了LCL濾波器的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù),制作了一套分立式LCL濾波器。接著論文對(duì)LCL型濾波器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定性分析,說明其對(duì)諧波抑制的有效性。通過軟件仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)了一套600W的單相并網(wǎng)逆變系統(tǒng),驗(yàn)證了之前對(duì)LCL型濾波器關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)的正確性。同時(shí)對(duì)比了當(dāng)電感量相同的條件下,LCL型濾波器比L型濾波器有更好的濾波效果。其次,論文針對(duì)分立式LCL濾波器存在體積大,功率密度低的缺陷,提出了一種新型平面集成式LCL濾波器結(jié)構(gòu)。采用鐵氧體材料的E型磁芯的中柱與PLT磁芯充當(dāng)電感鐵心,通過平面磁集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)電感與一個(gè)電容的集成。并以一臺(tái)600W的并網(wǎng)逆變器為對(duì)象,制作出了一套平面集成式LCL濾波裝置。之后,論文同樣針對(duì)分立式LCL濾波器存在的缺陷,提出了另一種新型平面集成式LCL濾波器結(jié)構(gòu)。分別采用E型磁芯的兩側(cè)邊柱與PLT磁芯充當(dāng)鐵心,通過平面磁集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)電感與一個(gè)電容的集成。通過600W的并網(wǎng)逆變實(shí)驗(yàn)平臺(tái),詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)過程,并制作出一套平面集成式LCL濾波裝置。最后,搭建了一套600W的單相并網(wǎng)逆變實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別對(duì)單L型,分立式LCL型及兩種平面集成型的LCL濾波器進(jìn)行了測(cè)試。比較了它們的各項(xiàng)性能,驗(yàn)證了前文的理論推導(dǎo)和設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)逆變器 LCL濾波器 平面集成 參數(shù)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM464;TM761
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.1.1 分布式能源系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展10
• 1.1.2 并網(wǎng)逆變器在分布式發(fā)電中的應(yīng)用10-11
• 1.2 并網(wǎng)濾波器11-13
• 1.3 開關(guān)電源中的平面磁集成技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 磁集成在LCL濾波器中的應(yīng)用15-16
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容和意義16-18
• 1.4.1 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4.2 本文研究意義17-18
• 第2章 LCL濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)18-42
• 2.1 單相并網(wǎng)逆變器輸出波形的諧波分析18-21
• 2.2 LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)21-28
• 2.2.1 電容設(shè)計(jì)22-23
• 2.2.2 電感參數(shù)設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.3 諧振頻率設(shè)計(jì)24-26
• 2.2.4 阻尼電阻設(shè)計(jì)26-28
• 2.3 分立式LCL濾波器的設(shè)計(jì)28-33
• 2.3.1 LCL濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)28-29
• 2.3.2 分立式LCL濾波器設(shè)計(jì)流程29-30
• 2.3.3 設(shè)計(jì)分立式電感30-33
• 2.4 軟件仿真搭建33-34
• 2.5 軟件仿真34-41
• 2.5.1 電流型并網(wǎng)模型分析34-36
• 2.5.2 控制策略分析36-37
• 2.5.3 軟件仿真模型的建立37-39
• 2.5.4 軟件仿真結(jié)果與分析39-41
• 2.6 本章小結(jié)41-42
• 第3章 基于平面集成LCL濾波器設(shè)計(jì)42-62
• 3.1 基于平面集成的LCL濾波器方案Ⅰ42-55
• 3.1.1 集成LCL的結(jié)構(gòu)分析42-45
• 3.1.2 平面集成式LCL濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45-46
• 3.1.3 平面磁芯的選擇46-49
• 3.1.4 平面繞組的匝數(shù)49-51
• 3.1.5 平面集成繞組的氣隙設(shè)計(jì)51-52
• 3.1.6 平面集成電容的設(shè)計(jì)52-55
• 3.2 基于平面集成的LCL濾波器方案Ⅱ55-61
• 3.2.1 平面磁芯的選擇57-58
• 3.2.2 平面繞組的匝數(shù)58
• 3.2.3 平面集成繞組的氣隙設(shè)計(jì)58-60
• 3.2.4 平面集成電容的設(shè)計(jì)60
• 3.2.5 設(shè)計(jì)校核60-61
• 3.3 本章小結(jié)61-62
• 第4章 軟件仿真及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建62-69
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建62-68
• 4.1.1 直流輸入單元62-63
• 4.1.2 逆變單元63-65
• 4.1.3 單L型與三種LCL型濾波器65-67
• 4.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析67-68
• 4.2 本章小結(jié)68-69
• 第5章 總結(jié)展望69-71
• 5.1 本文工作總結(jié)69
• 5.2 未來展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果75

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本文編號(hào)：1115200