基于推挽拓扑结构的微型并网逆变器的研究

河北工业大学硕士学位论文

第一章绪论 (1)

1.1光伏并网发电系统的发展背景 (1)

1.2微型逆变器的发展历程和研究概况 (4)

1.2.1微型逆变器的发展历程和国内外研究现状 (4)

1.2.2光伏并网微型逆变器的关键技术及其研究 (5)

1.3论文主要研究的内容 (6)

第二章微型逆变器拓扑结构的方案分析与研究 (8)

2.1微型逆变器拓扑结构的概述 (8)

2.2电压型高频链微型逆变器的拓扑结构 (8)

2.2.1反激式电压型高频链微型逆变器 (9)

2.2.2串联谐振式DC/DC的微型逆变器 (10)

2.2.3串联谐振推挽式的微型逆变器 (11)

2.3电流型的高频链微型逆变器 (12)

2.3.1电流源反激方式的高频链逆变器 (12)

2.3.2推挽方式的微型并网逆变器 (13)

2.4分析比较与选择 (14)

2.5本章小结 (15)

第三章微型逆变器硬件和软件的设计 (16)

3.1微型逆变器硬件电路的设计 (16)

3.1.1主电路设计 (16)

3.1.2串联谐振推挽式DC/DC升压电路的设计 (16)

3.1.3全桥逆变器的设计 (17)

3.1.4升压变换控制器的设计 (18)

3.1.５电压的检测电路 (20)

3.1.６电流的检测电路 (21)

3.1.７过流保护电路 (21)

3.1.８电网电压及过零检测电路的设计 (22)

3.1.９电源电路的设计 (23)

3.2微型逆变器软件的设计 (23)

III

基于推挽拓扑结构的微型并网逆变器的研究

IV 3.2.1系统的主程序的设计 (24)

3.2.2故障检测程序的设计 (25)

3.2.3报警程序的设计 (26)

3.3本章小结 (28)

第四章微型逆变器控制策略的研究 (29)

4.1最大功率点跟踪的控制策略 (29)

4.1.1光伏电池输出特性的研究 (29)

4.1.2MPPT的控制原理和方法的研究 (31)

4.2并网控制策略的研究 (32)

4.2.1控制策略的分类 (32)

4.2.2基于SPWM电流跟踪控制的实现 (33)

4.2.3电网电压中的前馈补偿控制 (35)

4.2.4三环控制策略 (36)

4.3微型逆变器软启动技术的研究 (37)

4.3.1串联谐振推挽式微型逆变器软开关技术原理分析 (37)

4.3.2串联谐振推挽式微型逆变器软开关实验波形 (43)

4.4本章小结 (44)

第五章逆变器系统仿真与实验结果分析 (45)

5.1逆变器系统仿真与分析 (45)

5.1.1逆变器DC/DC升压电路的仿真 (45)

5.1.2逆变器DC/AC电路的仿真 (46)

5.2逆变器实验结果与分析 (47)

5.2.1DC/DC电路实验结果分析 (48)

5.2.2DC/AC电路实验结果分析 (49)

5.2.3逆变器输出波形与分析 (51)

5.2.4微型逆变器效率分析 (52)

5.3仿真结果与实验结果的比较与总结 (53)

第六章总结与展望 (54)

参考文献 (55)

攻读学位期间所取得的相关科研成果 (59)

致谢 (60)

河北工业大学硕士学位论文

第一章绪论

1.1光伏并网发电系统的发展背景

随着全球中的科技的发展以及工业化的进程加速，人类对资源的依赖程度越来越高。传统的诸如石油、天然气、煤炭等主要能源已经不再能够满足人们的日常要求，为了解决能源的枯竭和环境的污染等问题，发展新型能源势在必行。太阳能、风能以及水能就是很好的可以再生的能源。因为太阳能分布比较广泛、不容易受到自然条件的限制、方便利用等优点，在世界上应用越来越广泛[1]。

关于太阳能的利用形式多种多样，有关于光能热能的有效利用的、光伏发电并网方面的、光能的生物的有效利用、光能的化学的利用等等。其中，光伏的并网和离网技术是光伏发电方面的两个主要因素，因为他们的负载有着很大的不同。早期电池成本比较昂贵，往往成为限制光伏快速发展的瓶颈，因而市面上的产品以小功率的并且离网的产品为主，在这种情况下，偏远地区的小规模供电问题可以得到有效的解决；随着社会的发展和科技的进步，光伏电池及其他组件的成本逐渐降低并且性能得到了极大的提高，充电的速度也得到了加快，光伏的有效并网已经成为社会发展的趋势和主流。有关光伏发电的安装量可以达到67.4GW在2011年的全球范围内已经实现，27.7GW是2012年的新增加的安装量。在原来的基础上可以增长达到70%[2]，根据这个发展速度应该能够推测到达2020年，整个全球的光伏的发电量可以到200GWp[3]。2011年已经实现了3GW的目标，根据最近国家能源局公布的信息，其中部分是有关可再生能源的"十二五"规划长期目标的内容，到2015年我们国家很有希望达到年产1,500万千瓦的发展目标。若作进一步调查可知，2050年是很有希望达到年产太阳能的发电可以占全球总发电量10%-20%的比例，从而实现较大的进步。因为太阳能是可再生能源，他的有效发展可以解决能源危机，同时，将使得光伏发电在电力市场占据有一席之地。

根据国家最近几年的发展状况可知，建筑光伏的一体化因其诸多优点而得到了越来越广泛的认可与运用，2011年政府投资12.7亿元用于光伏并网，111个关于辅助逆变器发展的应用项目，总的电量可以达到91兆瓦，此政策的目的就是扶植建筑光伏的一体化的发展，促进光伏并网的全面发展。2012年的国家"十二五"规划将建筑光伏的一体化列为中国的重点发展的项目。但是，光伏一体化也是一个挑战，因为建筑环

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