学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

分布式直流供电系统的光伏接口单元研究

作　者: 杨晨
导　师: 谢少军
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 光伏发电 双管Buck-Boost 直流微网 直直变换器 数字控制 双环控制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 150次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


太阳能作为资源丰富、分布广泛的一种清洁能源,是目前新能源发展的主要方向之一。而光伏发电又是人类目前开发和利用太阳能的最热门的一类方式。作为光伏发电系统的核心部分,光伏逆变器如果以单机电源方式接入电网,会存在着成本高、控制困难等问题,所以有学者提出了分布式供电系统(微电网)的概念,即将单机电源以组网的方式接入电网。近年来,随着人们对分布式供电系统研究的不断深入,分布式直流供电系统——即直流微网,得到了国际上众多研究机构的重视。作为微电网的一种组网方式,分布式直流供电系统具有能量变换环节少、系统效率高和控制方便等诸多优点,同时也使包括光伏发电在内的很多分布式电源有了新的减小成本、提高能源利用率的发展空间。本文针对分布式直流供电系统,以光伏接口单元为目标展开研究。在选择光伏直直变换器拓扑时,考虑简单、高效以及宽的电压输入范围的要求,选择了双管Buck-boost拓扑。该拓扑具有升/降压、输入输出同极性和非隔离等特点,然而在电感电流连续模式下,其自身二极管的反向恢复问题成了效率进一步提高的瓶颈。本文采用了一种利用耦合电感将电路中电感电流转移的方法来解决该变换器的反向恢复问题,进行了相关理论公式的推导,给出了参数设计方法和损耗分析。为了比较好的使变换器和直流微网协调工作,架起光伏电池板和直流微网之间可靠的桥梁,变换器需要一个特定的输出特性。该特性要求变换器能够根据直流母线电压的不同,分别工作在线性稳压区和光伏最大功率跟踪区二种状态。本文根据该要求提出了光伏接口变换器的一种控制策略,并基于对变换器的小信号建模,给出了控制环路的设计过程。根据所提出的研究目标,结合拓扑本身以及对其控制技术的研究,设计了一个采用数字控制的3kW光伏接口,本文给出了功率电路和控制电路的设计过程。最后通过对光伏接口进行的仿真和实验,证明了关于所用拓扑和其控制技术理论研究的正确性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 课题背景  11
  1.2 微网简介  11-13
  1.3 光伏接口单元变换器拓扑选择  13-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-16
第二章 采用耦合电感的双管Buck-Boost 变换器  16-38
  2.1 同步控制方式下工作原理介绍  16-18
  2.2 电路参数计算  18-22
    2.2.1 耦合电感参数计算  18-20
    2.2.2 器件应力计算  20-22
  2.3 损耗分析  22-24
  2.4 电路开环仿真  24-27
    2.4.1 理想器件仿真  24-25
    2.4.2 实际器件仿真  25-27
  2.5 非同步控制方式工作原理介绍  27-38
    2.5.1 传统双管Buck-Boost 变换器非同步控制方式  28-30
    2.5.2 采用耦合电感的双管Buck-Boost 变换器非同步控制方式  30-34
    2.5.3 采用耦合电感的双管Buck-Boost 变换器仿真分析  34-38
第三章 采用耦合电感的双管Buck-Boost 变换器控制方案研究  38-51
  3.1 控制要求与控制框图  38-40
  3.2 调节器设计  40-45
    3.2.1 双管Buck-Boost 变换器小信号建模  40-41
    3.2.2 电流内环  41-42
    3.2.3 输出电压外环  42-43
    3.2.4 光伏输入电压外环  43-45
  3.3 电导增量法实现MPPT 简介  45-46
  3.4 太阳能电池的模型简介  46-47
  3.5 基于saber 软件的控制仿真  47-51
    3.5.1 输出稳压仿真  48-49
    3.5.2 光伏输入仿真  49-51
第四章 3kW 双管Buck-Boost 光伏接口设计  51-68
  4.1 功率电路设计  51-58
    4.1.1 开关管与二极管选取  51-54
    4.1.2 耦合电感设计  54-57
    4.1.3 其它参数设计  57-58
  4.2 控制电路设计  58-61
    4.2.1 调理电路设计  58-59
    4.2.2 驱动电路设计  59-60
    4.2.3 辅助电源设计  60-61
    4.2.4 硬件系统框图  61
  4.3 基于 TMS320 LF2407 的数字控制程序设计  61-62
  4.4 实验与数据分析  62-68
    4.4.1 变换器工作波形  62-66
    4.4.2 变换器效率分析  66-68
第五章 总结与展望  68-69
  5.1 全文工作总结  68
  5.2 进一步工作展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
在学期间发表的学术论文  73

相似论文

  1. 上海瑞吉红塔大酒店建筑设备自动化系统实现与分析,TU855
  2. 我国太阳能光伏发电法律保障制度研究,D922.67
  3. 光伏发电及其关键技术研究,TM615
  4. 基于FPGA的数字控制器硬件实现方法研究,TN791
  5. 太阳能光伏并网发电系统的研究,TM615
  6. 独立式光伏发电系统的研究,TM615
  7. 变频微波炉用LLC谐振软开关电源的研究,TM925.54
  8. 光伏发电最大功率点跟踪及反孤岛效应的研究,TM615
  9. 珠江城超高层建筑项目低碳节能技术的探讨,TU201.5
  10. 冲击性负荷的静止无功补偿系统的研究,TM761.1
  11. 离网型光伏发电系统控制装置的研制,TM614
  12. 太阳能发电的研究和应用,TM615
  13. 30平米太阳房能量系统理论与实验研究,TU18
  14. 花山生态新城新能源与节能策略研究,F206
  15. 数字控制有源功率因数校正技术研究,TM46
  16. 三相逆变器SVPWM调制研究,TM464
  17. 单相光伏发电并网系统研究,TM464
  18. 30KVA机场调光器的设计及其实验研究,TM923.57
  19. LCL滤波的光伏并网系统控制及孤岛检测,TM615
  20. 光伏发电系统监控与发电预测模型研究,TM615
  21. 反激变换器控制芯片设计,TM46

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
© 2012 www.xueweilunwen.com