论文总字数：28884字

摘 要

分布式光伏并网逆变技术是近几年高速发展起来的研究方向,它将并网逆变器(功率等级一般在150-400瓦)与单个光伏组件集成,更容易实现光伏发电系统的模块化和家电化。分布式光伏并网因高效率高、高可靠性、扩展灵活、组装简便等优势越来越受到人们的青睐。在未来的光伏屋顶、光伏建筑一体化等中小功率应用领域中前景广阔、潜力巨大。

正是在这种背景下,本文以分布式光伏并网发电系统的核心组件并网逆变器为主要研究对象,针对并网逆变器的效率、安全可靠性和高品质问题,在充分考虑到并网逆变器输入电压低、范围宽、电流大等特点和系统需求的基础上,对单级式并网逆变器的系统结构、并网逆变器的拓扑结构和并网逆变器的工作原理和参数的计算等展开了一些研究。

论文首先对单级式并网逆变器的系统结构和工作原理做了较全面的分析。其次,提出了单级能量变换、输入端解耦的分析和并网逆变器的主电路拓扑图，还对并网逆变器控制策略进行了分析和提出了并网逆变器的控制目标和方式。最后,给出了并网逆变器主电路主要器件的参数计算,并用Saber仿真软件对并网逆变器系统仿真。仿真表明,并网逆变器具有很好的输出电压和电流特性，与本论文提出的理论相符合。

关键词:光伏并网,并网逆变器,单级式,准PR,MPPT

single-stage photovoltaic grid inverters Design and Implementation

ABSTRACT

Distributed photovoltaic (PV) grid-connected inverter technology is rapidly developed hot topic in recent years, which integrates micro-inverters (Power level is in 150-400 watt) and single PV module to realize the modularization and the applications for home uses more easily.Distributed PV grid-connected enjoys increasing attention for its dominant characteristics including high efficiency、high stability 、high flexibility of expansion and high simplification in assembly, which enables the integration of PV roof and PV architecture to achieve a great potential in small-medium power level applications.

Under this background, this paper mainly studies the micro-inverters,which are the core modules of distributed PV grid-connected power generation system. Focusing on the issues about micro-inverter efficiency、safety stability and high quality, which take the characteristics of micro-inverters like low input voltage, wide input range and large input current, and system requirement into account.

This paper firstly makes a comprehensive analysis of the system structure and operating principles of single-stage micro-inverters. Then, Single stage power conversion is presented 、The analysis of the input decoupling and Grid inverter main circuit topology ,Also on the grid inverter control strategy are analyzed and put forward the grid inverter control objectives and methods. In the end,Shows the grid inverter main circuit parameter calculation of main device and Using Saber simulation software for simulation grid inverter system The results of the simulation show that the micro-inverters possess wonderful output voltage and current performance.

KEY WORDS:photovoltaic grid;micro-inverter;single-stage;MPPT

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.1.1光伏发电的背景 1

1.1.2并网逆变器产生的背景 2

1.1.3研究意义 3

1.2 国内外现状和发展 3

1.2.1 并网逆变器的发展现状 3

1.2.2并网逆变器关键技术研究现状 4

1.3研究内容与各章节安排 5

第二章 单级式并网逆变器的系统分析 6

2.1 并网逆变器的种类 6

2.2并网逆变器主电路的拓扑结构 6

2.2.1单相并网逆变器的拓扑结构的区别 7

2.2.2单相单级式并网逆变器的概述 7

2.3单级式并网逆变器的拓扑结构和整体框架 7

2.4并网逆变器系统工作原理 8

2.5单级能量变换的理论分析 9

2.6输入端解耦的理论分析 9

2.7本章小结 11

第三章 单级式并网逆变器控制技术的研究 12

3.1单级式并网逆变器控制策略的分析 12

3.1.1单级式并网逆变器的控制策略 12

3.1.2并网逆变器的控制目标与方式 12

3.1.3并网逆变器电流跟踪控制方式及实现 14

3.2电流闭环控制策略 16

3.2.1电流环比例积分控制(PI) 16

3.2.2电流环比例谐振控制(PR) 17

3.2.3 PI与准PR性能比较 18

3.2.4准PR控制器的参数分析 19

3.3最大功率点跟踪技术 20

3.3.1光伏电池的理论数学模型和工程应用数学模型 20

3.3.2光伏阵列仿真模型的数据计算 21

3.3.3最大功率点跟踪的原理分析 22

3.3.4扰动观察法的研究 23

3.4本章小结 24

第四章 并网逆变器的参数计算及仿真 25

4.1并网逆变器主电路的参数计算 25

4.1.1高频变压器的参数计算 25

4.1.2功率管MOSFET的参数计算 28

4.1.3副边整流二极管的参数计算 29

4.1.4周波变换器的参数计算 29

4.1.5输入端解耦电容的参数计算 30

4.2单级式并网逆变器的仿真分析 30

4.3 本章小结 32

第五章 结论和展望 33

5.1结论 33

5.2展望 33

参考文献 35

致谢 37

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

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