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太阳能学报 2019年第10期40卷 2814-2823页

作者：闫朝阳秦海宁杨丽君庞建霞孙喆电力电子节能与传动控制河北省重点实验室燕山大学电气工程学院

为解决单相高频链矩阵式逆变器在换流时变压器副边后级电路功率器件上存在的电压过冲问题,通过在变压器原边的前级H桥逆变电路中引入LC串联谐振槽的方式,提出一种串联谐振式高频链矩阵逆变器结构,并对此提出一种电流型解结耦单极性调制... 详细信息

为解决单相高频链矩阵式逆变器在换流时变压器副边后级电路功率器件上存在的电压过冲问题,通过在变压器原边的前级H桥逆变电路中引入LC串联谐振槽的方式,提出一种串联谐振式高频链矩阵逆变器结构,并对此提出一种电流型解结耦单极性调制方法。在所提方案中,高频链变压器前级逆变电路采用脉宽脉位调制(sinusoidal pulse width and position modulation,SPWPM)以输出高频谐振电流,后级矩阵变换器应用电流型解结耦调制策略,通过与前级电路保持同步工作,构造前级输出电流的无中断的流通路径,以避免对变压器副边漏感电流的强制打断,可实现矩阵变换器的谐振软开关安全换流。在重点阐述串联谐振式高频链逆变器的工作原理并分析电流型解结耦单极性调制策略的具体工作模态的基础上,通过仿真和实验验证所提电路及其调制方法的可行性与有效性。

关键词：高频链矩阵变换器串联谐振脉宽脉位调制电流型解结耦安全换流

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高频隔离型光伏并网逆变器的研究

高频隔离型光伏并网逆变器的研究

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作者：李雪城北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,太阳能光伏发电以其清洁、安全、便利、高效等优势,已经成为世界各国重点发展的可再生能源之一。光伏并网逆变器作为能量的控制与变换环节,成为了光伏发电领域的研究热点。本文研究了一种新型高频隔离型光伏并网逆变器,其拓扑结... 详细信息

近年来,太阳能光伏发电以其清洁、安全、便利、高效等优势,已经成为世界各国重点发展的可再生能源之一。光伏并网逆变器作为能量的控制与变换环节,成为了光伏发电领域的研究热点。本文研究了一种新型高频隔离型光伏并网逆变器,其拓扑结构具有效率高、体积小、重量轻的特点,适用于单相小功率光伏发电系统。首先,对光伏并网逆变器进行分类研究并详细分析了各类型并网逆变器的优缺点,引出高频隔离型光伏并网逆变器在屋顶光伏发电领域的优势。针对传统DC/DC变换型高频隔离光伏并网逆变器的不足,本文研究了一种基于正弦脉宽脉位调制(SPWPM)的新型高频隔离光伏并网逆变器,并分析了主电路在稳态时的工作原理。对SPWPM波形进行了数学推导,从理论上证明了其可行性。其次,根据高频隔离型光伏并网逆变器的数学模型和拓扑结构的工作特点,设计了含有翻转环节和电网电压前馈的闭环控制策略。对于新型拓扑结构中电流控制环相位静差引起并网电流过零点畸变问题,分别引入了相位补偿控制和比例谐振控制两种不同方式来解决,并建立了系统的仿真模型加以验证,随后给出了闭环控制系统的具体离散化实现方法。基于上述理论分析,本文设计了高频隔离型并网逆变器的硬件电路。结合主电路高频化以及SPWPM模式下的工作特点,完成了高频变压器、电感、电容等关键元件的参数设计和功率开关器件的选型,设计了基于数字信号处理器的控制系统,在绘制印制电路板的基础上搭建了并网逆变器系统。最后,对高频隔离型光伏并网逆变器系统进行硬件调试及实验验证,实现了并网逆变器在SPWPM模式下的并网电流数字闭环控制,并设计了安全的起动和停止逻辑。在分析并网电流实验波形过零点畸变的基础上,采用上述相位补偿控制对交流电流环控制器算法进行改进,实验结果验证了控制策略的有效性。

关键词：光伏发电并网逆变器高频隔离脉宽脉位调制相位补偿

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高频隔离无中间直流环节光伏并网逆变器研究

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作者：罗浩北京交通大学

学位级别：硕士

随着环境和能源问题在全球范围内成为焦点,太阳能光伏发电因丰富的能源、先进的发电方式以及具有清洁、绿色环保等优点,得到越来越多的青睐。光伏并网逆变器作为光伏电池与电网之间能量转换的关键设备,成为了光伏发电领域的研究热点。... 详细信息

随着环境和能源问题在全球范围内成为焦点,太阳能光伏发电因丰富的能源、先进的发电方式以及具有清洁、绿色环保等优点,得到越来越多的青睐。光伏并网逆变器作为光伏电池与电网之间能量转换的关键设备,成为了光伏发电领域的研究热点。本文重点研究了一种新型高频隔离无中间直流环节光伏并网逆变器和一种新型混合SPWPM控制策略,适用于单相光伏并网发电系统和其他需要四象限运行的应用场合。首先,对隔离型光伏并网逆变器进行了分类研究,分析了各类逆变器的工作特点及其各自的优缺点。针对传统高频隔离逆变器的不足,本文提出了一种无中间直流环节的高频隔离逆变器,详细分析了其在SPWPM控制下,输出交流电流和交流电压在四个象限内的工作模式,并且通过对SPWPM解调过程的分析得出了新型无中间直流环节的等效电路。其次,结合新型高频隔离无中间直流环节并网逆变器在高频控制和工频控制策略下的特点,提出了一种新型混合SPWPM控制策略。该新型控制策略结合工频翻转和高频解调的优势,在减小开关损耗的同时能实现交流电流平滑过零。在变压器前级采用SPWPM控制调制,后级将工频和高频脉冲进行混合控制解调,实现直流输入,交流输出的逆变功能。同时详细分析了基于混合SPWPM控制下高频隔离无中间直流环节光伏并网逆变器的工作原理和系统闭环控制策略。再次,根据对光伏电池原理与输出特性的说明,对比分析了典型的光伏最大功率点跟踪技术(MPPT),得出了各自的优缺点。结合本文研究的新型逆变器与光伏阵列直接相连构成单级式光伏并网逆变器,采用三闭环控制和变步长扰动观察法的MPPT算法,详细分析了系统的控制策略以及高频隔离型单级式光伏MPPT跟踪原理与过程。最后,基于上述的理论分析,本文设计了高频隔离无中间直流环节光伏并网逆变器的软硬件电路,完成了主电路参数计算和控制电路结构的设计,以及实现了包括主程序、中断子程序等软件系统的设计,最终进行了实验平台的搭建及实验验证,给出了实验波形。通过对混合脉冲下输出交流电流和交流电压、开关管端电压、SPWPM调制和解调实验波形的分析,验证了本文提出的理论正确性和控制策略的有效性。

关键词：高频隔离无中间直流环节并网逆变器脉宽脉位调制光伏发电

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