發(fā)布時間：2021-11-21 05:16

　　單相并網(wǎng)逆變器廣泛應用在光伏發(fā)電系統(tǒng)、光伏儲能系統(tǒng)以及電動汽車雙向充電系統(tǒng)等新能源系統(tǒng)中,高效率和高功率密度是其重要指標。為了實現(xiàn)高效率,研究人員在軟開關技術、變換器拓撲、多模式控制技術以及功率器件優(yōu)化等方面做了大量的研究工作。本文針對幾百瓦至幾千瓦的中小功率單相并網(wǎng)逆變器開展研究,從控制模式和電路拓撲等方面入手進一步優(yōu)化其轉換效率。對于在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的微型逆變器,權重效率是關鍵參數(shù),即逆變器從輕載效率到重載效率的加權平均。微型逆變器的傳統(tǒng)控制策略較為單一,無法同時優(yōu)化不同負載條件下的效率。因此,本文針對工作在電流斷續(xù)導通模式下的單相全橋并網(wǎng)逆變器,提出了一種基于關斷時間控制的變頻控制策略,包括定關斷時間控制策略和變關斷時間控制策略�；谶@種控制策略,逆變器會根據(jù)瞬時功率的變化自動調整主功率管的關斷時間,從而調節(jié)開關頻率和開關損耗,優(yōu)化不同負載下的損耗以及整機的權重效率�；谒岢龅目刂撇呗�,本文給出了詳細的參數(shù)設計流程,并進行了實驗驗證。電流斷續(xù)導通模式可以有效調節(jié)逆變器的開關頻率和開關損耗,但存在電感電流峰值大的缺點,適用于小功率場合。相比之下,電流臨界導通模式可以降低電感電... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

并網(wǎng)逆變器效率優(yōu)化的四個主要方向

直流側諧振軟開關的原理示意如圖1.7所示,它是將輔助電路加在輸入直流電源和逆變橋之間,利用輔助電路的諧振特性,將逆變橋側的直流母線電壓諧振到零,從而給逆變橋創(chuàng)造零電壓開關的條件。根據(jù)直流母線電壓諧振的特點,又可分為全諧振、帶鉗位的全諧振和準諧振三種類型。全諧振是指直流母線電壓一直處于諧振狀態(tài),準諧振是指直流母線電壓只在開關動作時才諧振,也稱半諧振。圖1.8給出了這些類型的典型電路結構。全諧振類型的典型電路結構如圖1.8(a)所示,它是由Divan教授提出的最早的、最基本的諧振直流環(huán)節(jié)逆變器(Resonant DC-Link Inverter,RDCL)[12]。之所以稱為全諧振,是因為在輔助管的幫助下,諧振電感和諧振電容全時間不斷地諧振。諧振期間,輔助管關斷,當母線電壓諧振到零時,輔助管導通一小段時間,將電壓鉗位在零電位,給逆變橋臂提供零電壓開關的條件。與此同時,直流電源給諧振電感補充能量,以保證下一個諧振周期母線電壓能可靠地諧振到零,從而在逆變橋側得到持續(xù)的高頻脈沖電壓。這個電路的提出激發(fā)了學術界對軟開關逆變器的研究熱情,具有里程碑式的意義,但是其本身具有明顯的缺點。第一,根據(jù)LC串聯(lián)諧振的原理,諧振電容的電壓峰值會超過直流母線電壓的兩倍,開關管的電壓應力很大。第二,逆變橋側不再是恒定的直流電壓,而是一系列高頻脈沖。為了實現(xiàn)零電壓開關,逆變橋的開關動作必須選在母線電壓諧振到零的時刻,因此常規(guī)的PWM調制方法無法適用,而要使用離散脈沖調制(Discrete Pulse Modulation,DPM),但是這會給輸出電壓帶來低頻諧波[13]。

準諧振類型與前兩類全諧振類型不同,全諧振類型的直流母線一直在諧振,而準諧振類型的直流母線在多數(shù)時候都不發(fā)生諧振,等于直流源電壓,只有在逆變橋發(fā)生開關動作的時候才啟動輔助電路產(chǎn)生諧振,將直流母線電壓諧振到零,提供零電壓或零電流的開關條件。因此,準諧振類型克服了上述所說的全諧振類型的兩個缺點。一方面準諧振類型的直流母線電壓不超過直流源電壓,逆變橋的電壓應力與傳統(tǒng)硬開關的一樣。另一方面,輔助電路制造諧振的時刻可自由選擇來配合逆變橋開關動作的時刻,這樣傳統(tǒng)逆變器的各種成熟的PWM調制方法都可以被使用�；谶@些好處,準諧振類型得到了更加廣泛深入的研究,相關的電路拓撲有很多,文獻[15]-[16]對此有大量論述,圖1.8(c)-(f)僅列出了少數(shù)幾種典型的電路結構。圖1.8(c)[17]和圖1.8(d)[18]將開關管串在母線回路里,從而可以斷開電壓源和直流母線,給后面的諧振創(chuàng)造條件。圖1.8(e)[19]和圖1.8(f)[20]則將諧振電感串聯(lián)在母線回路里,使輸入具有電流源的特性,給后面的諧振創(chuàng)造條件。圖1.8直流側諧振軟開關的幾個典型電路

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]零電壓軟開關三相并網(wǎng)逆變器的優(yōu)化設計方法研究[D]. 杜成瑞.浙江大學 2016
[2]面向光伏逆變系統(tǒng)的氮化鎵功率器件應用研究[D]. 張雅靜.北京交通大學 2015
[3]模塊化光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中微型逆變器和功率優(yōu)化器結構和控制策略研究[D]. 張哲.浙江大學 2014

碩士論文
[1]單相軟開關高效率半橋功率因數(shù)校正器研究[D]. 嚴陽.浙江大學 2016
[2]高功率密度逆變器效率優(yōu)化研究[D]. 趙陽.南京航空航天大學 2016
[3]高效光伏并網(wǎng)微型逆變器研究[D]. 魏濤.南京航空航天大學 2015
[4]圖騰柱無橋PFC變流器研究[D]. 陳喜亮.浙江大學 2014
[5]基于V2G技術的雙向AC-DC變換器及其關鍵技術研究[D]. 賈紫蕊.浙江大學 2014
[6]電動汽車V2G技術及其充電機的研究[D]. 李付存.哈爾濱工業(yè)大學 2013



本文編號：3508846