發(fā)布時(shí)間：2021-11-21 05:16

　　單相并網(wǎng)逆變器廣泛應(yīng)用在光伏發(fā)電系統(tǒng)、光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)以及電動(dòng)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(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)高效率,研究人員在軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、變換器拓?fù)�、多模式控制技術(shù)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(duì)幾百瓦至幾千瓦的中小功率單相并網(wǎng)逆變器開(kāi)展研究,從控制模式和電路拓?fù)涞确矫嫒胧诌M(jìn)一步優(yōu)化其轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的微型逆變器,權(quán)重效率是關(guān)鍵參數(shù),即逆變器從輕載效率到重載效率的加權(quán)平均。微型逆變器的傳統(tǒng)控制策略較為單一,無(wú)法同時(shí)優(yōu)化不同負(fù)載條件下的效率。因此,本文針對(duì)工作在電流斷續(xù)導(dǎo)通模式下的單相全橋并網(wǎng)逆變器,提出了一種基于關(guān)斷時(shí)間控制的變頻控制策略,包括定關(guān)斷時(shí)間控制策略和變關(guān)斷時(shí)間控制策略�；谶@種控制策略,逆變器會(huì)根據(jù)瞬時(shí)功率的變化自動(dòng)調(diào)整主功率管的關(guān)斷時(shí)間,從而調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)損耗,優(yōu)化不同負(fù)載下的損耗以及整機(jī)的權(quán)重效率�；谒岢龅目刂撇呗�,本文給出了詳細(xì)的參數(shù)設(shè)計(jì)流程,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。電流斷續(xù)導(dǎo)通模式可以有效調(diào)節(jié)逆變器的開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)損耗,但存在電感電流峰值大的缺點(diǎn),適用于小功率場(chǎng)合。相比之下,電流臨界導(dǎo)通模式可以降低電感電... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

并網(wǎng)逆變器效率優(yōu)化的四個(gè)主要方向

直流側(cè)諧振軟開(kāi)關(guān)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(cè)的直流母線電壓諧振到零,從而給逆變橋創(chuàng)造零電壓開(kāi)關(guān)的條件。根據(jù)直流母線電壓諧振的特點(diǎn),又可分為全諧振、帶鉗位的全諧振和準(zhǔn)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(zhǔn)諧振是指直流母線電壓只在開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)才諧振,也稱半諧振。圖1.8給出了這些類型的典型電路結(jié)構(gòu)。全諧振類型的典型電路結(jié)構(gòu)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?yàn)樵谳o助管的幫助下,諧振電感和諧振電容全時(shí)間不斷地諧振。諧振期間,輔助管關(guān)斷,當(dāng)母線電壓諧振到零時(shí),輔助管導(dǎo)通一小段時(shí)間,將電壓鉗位在零電位,給逆變橋臂提供零電壓開(kāi)關(guān)的條件。與此同時(shí),直流電源給諧振電感補(bǔ)充能量,以保證下一個(gè)諧振周期母線電壓能可靠地諧振到零,從而在逆變橋側(cè)得到持續(xù)的高頻脈沖電壓。這個(gè)電路的提出激發(fā)了學(xué)術(shù)界對(duì)軟開(kāi)關(guān)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(diǎn)。第一,根據(jù)LC串聯(lián)諧振的原理,諧振電容的電壓峰值會(huì)超過(guò)直流母線電壓的兩倍,開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力很大。第二,逆變橋側(cè)不再是恒定的直流電壓,而是一系列高頻脈沖。為了實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān),逆變橋的開(kāi)關(guān)動(dòng)作必須選在母線電壓諧振到零的時(shí)刻,因此常規(guī)的PWM調(diào)制方法無(wú)法適用,而要使用離散脈沖調(diào)制(Discrete Pulse Modulation,DPM),但是這會(huì)給輸出電壓帶來(lái)低頻諧波[13]。

準(zhǔn)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(zhǔn)諧振類型的直流母線在多數(shù)時(shí)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(kāi)關(guān)動(dòng)作的時(shí)候才啟動(dòng)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(kāi)關(guān)條件。因此,準(zhǔn)諧振類型克服了上述所說(shuō)的全諧振類型的兩個(gè)缺點(diǎn)。一方面準(zhǔn)諧振類型的直流母線電壓不超過(guò)直流源電壓,逆變橋的電壓應(yīng)力與傳統(tǒng)硬開(kāi)關(guān)的一樣。另一方面,輔助電路制造諧振的時(shí)刻可自由選擇來(lái)配合逆變橋開(kāi)關(guān)動(dòng)作的時(shí)刻,這樣傳統(tǒng)逆變器的各種成熟的PWM調(diào)制方法都可以被使用�；谶@些好處,準(zhǔn)諧振類型得到了更加廣泛深入的研究,相關(guān)的電路拓?fù)溆泻芏?文獻(xiàn)[15]-[16]對(duì)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(jié)構(gòu)。圖1.8(c)[17]和圖1.8(d)[18]將開(kāi)關(guān)管串在母線回路里,從而可以斷開(kāi)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(cè)諧振軟開(kāi)關(guān)的幾個(gè)典型電路

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]面向光伏逆變系統(tǒng)的氮化鎵功率器件應(yīng)用研究[D]. 張雅靜.北京交通大學(xué) 2015
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碩士論文
[1]單相軟開(kāi)關(guān)高效率半橋功率因數(shù)校正器研究[D]. 嚴(yán)陽(yáng).浙江大學(xué) 2016
[2]高功率密度逆變器效率優(yōu)化研究[D]. 趙陽(yáng).南京航空航天大學(xué) 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(xué) 2015
[4]圖騰柱無(wú)橋PFC變流器研究[D]. 陳喜亮.浙江大學(xué) 2014
[5]基于V2G技術(shù)的雙向AC-DC變換器及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 賈紫蕊.浙江大學(xué) 2014
[6]電動(dòng)汽車V2G技術(shù)及其充電機(jī)的研究[D]. 李付存.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



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