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宽输入高效微功率并网光伏逆变器研究

宽输入高效微功率并网光伏逆变器研究

作者：王小彬福州大学

学位级别：硕士

可再生能源的开发利用是解决能源危机的有效措施之一,太阳能作为取之不尽的清洁能源,在能源利用的比例中越来越高,其中光伏并网发电是利用太阳能的重要方式。交流模块式作为一种光伏发电系统架构,具有抗阴影能力强、即插即用、可靠性高... 详细信息

可再生能源的开发利用是解决能源危机的有效措施之一,太阳能作为取之不尽的清洁能源,在能源利用的比例中越来越高,其中光伏并网发电是利用太阳能的重要方式。交流模块式作为一种光伏发电系统架构,具有抗阴影能力强、即插即用、可靠性高等优点,已成为光伏发电的很重要架构之一。微功率光伏并网逆变器PVMI作为交流模块式发电架构的核心设备,面临着输入电压低范围宽、升压比大、对效率和功率密度要求严苛等挑战。针对这些挑战,本文提出研究了一种前级采用全桥LLC谐振变换器,后级采用全桥逆变器的两级电路结构,作为PVMI的电路拓扑。LLC谐振变换器一般采用变频控制,对于输入电压很宽的PVMI,调频范围很大,这对器件的选择、设计、系统控制稳定性都带来了很大挑战,甚至是不可行的控制方式。就此关键问题,本文提出采用变频+移相相结合的混合控制LLC谐振变换器来解决此问题。文章分析了变频控制和变频移相控制LLC谐振变换器的工作原理,并用基波近似等效法对变换器的基本特性进行了分析,推导了输入输出电压的增益表达式,同时讨论了变频与移相控制的权重,即变频控制的频率范围和移相控制的移相范围。全桥逆变电路采用无差拍控制策略控制并网电流,文章详细推导了无差拍电流控制的数学模型。针对无差拍控制模型只能用在电感电流连续模式的问题,以及光伏逆变器并网电流THD规定和加州(CEC)或欧洲(EU)效率的权重特点,本文研究了一种分段变频控制的方法,根据并网电流的大小改变开关频率,使电感工作在电流连续模式,兼顾逆变器的效率和并网电流THD。最后,设计了一台额定输出250W,基于Dspic33fj32gs606全数字控制的微功率光伏并网逆变器原理样机,并完成了实验调试。实验结果表明：样机在全电压输入下开关频率变化范围窄,并网电流畸变小,功率因数高,效率高,峰值效率为94.5%,CEC效率为93.5%,控制方案有效可行。

关键词：微功率光伏逆变器 LLC谐振无差拍混合控制宽电压输入

基于混合控制LLC谐振变换器的微功率光伏逆变器

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电器与能效管理技术 2020年第11期 70-76,84页

作者：陈哲军国网漳州市供电公司福建漳州363000

针对微功率光伏逆变器输入电压范围宽以及效率要求高的特点,提出了一种两级式高频功率变换的微功率光伏逆变器方案。其中前级LLC全桥谐振变换器在开关频率高于谐振频率时,同时采用变频PFM和移相PWM的混合控制策略,不仅满足了光伏电池板... 详细信息

针对微功率光伏逆变器输入电压范围宽以及效率要求高的特点,提出了一种两级式高频功率变换的微功率光伏逆变器方案。其中前级LLC全桥谐振变换器在开关频率高于谐振频率时,同时采用变频PFM和移相PWM的混合控制策略,不仅满足了光伏电池板电压范围宽的要求,而且实现了宽电压范围的高效率功率变换。后级采用功率扰动的最大功率点跟踪(MPPT)控制,方法简单,避免了前级扰动时控制变量多的不足。最后,给出了谐振槽优化设计方法,实现变换器的效率优化设计。研制了一台250 W/220 V AC/50 Hz并网光伏逆变器,实验样机并网电流性能指标好、效率高,MPPT跟踪速度快和跟踪精度优,验证了提出的方案、设计和控制方法正确有效。

关键词：微功率光伏逆变器 LLC谐振变换器变频控制移相控制 MPPT

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双向反激微功率光伏并网逆变器的分析与设计

电工电能新技术 2013年第4期32卷 96-101页

作者：毛行奎王小彬张锦吉陈为福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

论文深入分析研究了双向反激逆变器应用于光伏并网发电系统的工作原理,分析了其差动控制和单边控制两种工作模态,指出单边控制为差动控制的特例,相比较于差动控制时存在功率回馈,无功率回馈的单边控制效率更高,所以单边控制的双向反激... 详细信息

论文深入分析研究了双向反激逆变器应用于光伏并网发电系统的工作原理,分析了其差动控制和单边控制两种工作模态,指出单边控制为差动控制的特例,相比较于差动控制时存在功率回馈,无功率回馈的单边控制效率更高,所以单边控制的双向反激逆变器更适用做要求同频同相并网、无须功率回馈的微功率光伏并网逆变器。同时论文也分析推导了双向反激逆变器的并网电流控制原理以及高频功率反激变压器设计依据,并用仿真进行了验证,最后设计调试了一台输出200W的实验样机。实验结果表明,基于双向反激拓扑的微功率光伏并网逆变器结构简单,效率高,电流控制有效可行。

关键词：光伏发电微功率光伏逆变器双向反激逆变器差动控制单边控制

基于Simplorer/Matlab的交错反激微功率光伏并网逆变器研究

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电气开关 2018年第6期56卷 26-28,31页

作者：林凯许艺娟毛行奎福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

交错反激变换器具有结构简单、成本低、含电气隔离等优点,在微功率光伏并网系统中得到广泛应用。论文首先介绍了交错反激微功率光伏并网逆变器的工作原理及并网电流控制策略,然后介绍了联合Simplorer、PExprt与Matlab三款软件对逆变器... 详细信息

交错反激变换器具有结构简单、成本低、含电气隔离等优点,在微功率光伏并网系统中得到广泛应用。论文首先介绍了交错反激微功率光伏并网逆变器的工作原理及并网电流控制策略,然后介绍了联合Simplorer、PExprt与Matlab三款软件对逆变器进行建模仿真的方法。最后设计了一台输出220W的交错反激微功率光伏并网逆变器实验样机,通过实验验证了理论分析的正确性和仿真方法的可行性。该文对设计交错反激微功率光伏并网逆变器具有一定的意义。

关键词：微功率光伏逆变器交错反激 Simplorer

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两级隔离式微功率光伏并网系统仿真与研究

电器与能效管理技术 2015年第10期 40-45页

作者：林燕云陈哲军毛行奎福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

交流模块式作为一种光伏发电系统架构,具有抗阴影能力强、即插即用、可靠性高等优点,已成为光伏发电系统的重要架构之一。重点介绍了交流模块式发电架构的核心设备,即前级采用全桥LLC谐振变换器、后级采用全桥逆变器的两级电路结构的微... 详细信息

交流模块式作为一种光伏发电系统架构,具有抗阴影能力强、即插即用、可靠性高等优点,已成为光伏发电系统的重要架构之一。重点介绍了交流模块式发电架构的核心设备,即前级采用全桥LLC谐振变换器、后级采用全桥逆变器的两级电路结构的微功率光伏并网逆变器(PVMI)方案,建立了基于Psim包括并网电流控制、MPPT、孤岛保护在内的光伏并网系统仿真模型。仿真验证了所采用的光伏系统方案的可靠性和先进性,为试验样机的开发提供了理论基础。

关键词：微功率光伏逆变器最大功率跟踪孤岛保护交流模块式