学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于双频变换器的单相光伏发电系统研究

作　者: 方堃
导　师: 周林
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 光伏并网发电 三桥臂双频Buck逆变器 变拓扑
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 149次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着作为能源主流的一次能源的日渐减少和能源需求的日益增长,新能源发电将在未来能源结构中占据越来越高的比例,新能源发电技术的研究和应用具有重要的战略地位,其中光伏发电是最具潜力的战略替代发电技术。高频化是变换器的发展趋势,能提高系统响应速度和功率密度,但高频化所造成的开关损耗加剧,致使变换器效率严重下降,电磁干扰增大。双频变换理念兼顾“高频”和“效率”,目前已发展设计出多种双频变换器,而且拓扑结构灵活,可控性高,特别适合中型、大型功率场合的应用。本文对双频变换器在光伏发电系统中的应用进行理论分析和仿真,提高光伏并网发电系统的功率密度、转换效率、动态响应速度和稳态精度。首先确定双频单相光伏发电系统的两级式系统结构,前级为Boost升压变换器保证稳定的直流链输出,后级为三桥臂双频Buck逆变器将光伏阵列输出电能并入电网,然后对光伏发电系统各环节进行分析研究。选用工程用单指数模型对光伏阵列建模,模型输出随光照强度和温度变化,能够模拟实际光伏阵列的输出情况。对Boost变换器的工作状态进行分析,确定参数设计各原则,并建立Boost变换器小信号模型,对该非最小相位系统采用电压反馈外环和峰值电流内环的双环控制策略,能够确保稳定的直流链电压输出。根据光伏并网发电系统要求,采用三桥臂双频Buck逆变器,分析其工作模式,并设计逆变器参数,针对高频单元和低频单元的不同职能,区别性的分别采用瞬时电流反馈控制和电流滞环控制策略。基于双频光伏发电系统,针对光伏发电系统输出变化范围较大的特殊性,设计可实现变拓扑的光伏发电系统。前级采用四开关新型Buck-Boost变换器,针对不同的光伏阵列输出电压实现升压、降压、直接输出三种模式的灵活控制;后级采用基于双频逆变器的变拓扑逆变器,根据输送功率的大小变化,改变工作单元、工作频率和滤波电感值,提高系统控制和功率转换的灵活性。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-19
  1.1 选题背景与意义  8-11
    1.1.1 太阳能是化石能源的主要替代能源之一  8-9
    1.1.2 光伏发电的特点  9-10
    1.1.3 国内外光伏产业发展现状  10-11
  1.2 光伏发电系统研究现状和基本结构  11-18
    1.2.1 太阳能电池和阵列  12-13
    1.2.2 变换器  13-16
    1.2.3 变换器控制技术  16-17
    1.2.4 最大功率点跟踪  17-18
  1.3 本文研究意义及主要内容  18-19
    1.3.1 本文的研究意义  18
    1.3.2 本文研究的主要内容  18-19
2 双频单相光伏发电系统总体结构设计  19-33
  2.1 光伏发电系统的结构与分类  19-22
    2.1.1 光伏发电系统的结构  19-20
    2.1.2 光伏并网发电系统的分类  20-22
  2.2 DC-DC 变换器的设计  22-28
    2.2.1 工作频率和占空比  23-25
    2.2.2 电感设计  25-27
    2.2.3 输入、输出电容  27-28
  2.3 双频逆变器的设计  28-31
    2.3.1 三桥臂双频Buck 逆变器  28-30
    2.3.2 三桥臂双频Buck 逆变器参数设计  30-31
  2.4 双频单相光伏发电系统结构和总体设计  31-32
  2.5 本章小结  32-33
3 双频单相光伏发电系统控制与仿真  33-61
  3.1 太阳能电池组件及仿真模型研究  33-39
    3.1.1 太阳能电池的模型  33-36
    3.1.2 太阳能电池阵列的建模仿真  36-39
  3.2 Boost 变换器建模与控制  39-47
    3.2.1 Boost 变换器控制系统建模  39-42
    3.2.2 控制方法与仿真验证  42-47
  3.3 三桥臂双频Buck 逆变器  47-60
    3.3.1 双频变换器研究现状  47-52
    3.3.2 三桥臂双频Buck 逆变器的工作性能分析  52-54
    3.3.3 三桥臂双频Buck 逆变器的控制策略  54-58
    3.3.4 三桥臂双频Buck 逆变器性能仿真  58-60
  3.4 本章小结  60-61
4 基于双频光伏并网发电系统的变拓扑设计  61-66
  4.1 前级DC-DC 变换器中的变拓扑  61-62
  4.2 后级双频DC-AC 逆变器中的变拓扑  62-65
  4.3 本章小结  65-66
5 总结与展望  66-68
  5.1 本文总结  66
  5.2 后续工作展望  66-68
    5.2.1 双频光伏并网发电系统部分  66-67
    5.2.2 双频变换理论部分  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录  73
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  73
  B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录  73

相似论文

  1. 单相光伏并网逆变器控制技术研究,TM464
  2. 直流模块式光伏并网发电系统运行技术研究,TM615
  3. 太阳能光伏发电及其并网控制技术的研究,TM615
  4. 光伏发电系统并网控制及最大功率跟踪的研究,TM615
  5. 光伏发电并网逆变器控制策略优化研究,TM464
  6. 若干中小功率软开关DC-DC变流器的柔性变拓扑研究,TM46
  7. 闲置电容型光伏并网逆变器的研究,TM615
  8. 航天器轨道机动动力学和分离动力学研究,V412.41
  9. 单相光伏并网逆变系统的分析与研究,TM464
  10. 光伏并网发电系统MPPT和孤岛检测技术的研究和实现,TM615
  11. 光伏并网发电系统关键技术研究,TM615
  12. 单相数控光伏并网发电系统的研究,TM615
  13. 光伏并网发电控制系统的仿真研究,TM615
  14. 具备有源滤波功能的光伏变流器控制策略的研究,TM615
  15. 变拓扑并联机构综合方法及应用研究,TH112
  16. 并网光伏发电系统最大功率点跟踪技术的研究,TM615
  17. 太阳能光伏并网系统的研究,TM615
  18. 变拓扑并联轮胎成型鼓机构综合与特性分析,TH112
  19. 变拓扑并联机器人机构结构及其性能研究,TP242
  20. 无功功率补偿和谐波抑制的光伏并网系统研究,TM615

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 太阳能发电
© 2012 www.xueweilunwen.com