光伏逆变器及交流侧功率解耦方法研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文光伏逆变器及交流侧功率解耦方法研究学位申请人：熊健学科专业：电气工程指导教师：章勇高副教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构

2、的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________本文受国家自然科学基金项目资助——基于交流侧功率耦合的无电解电容微逆变器及其脉冲能量

3、调制技术研究（51467006）摘要光伏逆变器及交流侧功率解耦方法研究摘要全球经济的飞速发展，使得能源消耗、温室效应、环境污染日益加剧。然而化石燃料总量有限，可开采量日益减少，大力开发绿色可再生能源成为解决能源问题的必然途径，而光伏能源因为分布广、无污染、易获取成为社会关注热点。然而，在单相光伏并网系统中，由于输入、输出侧瞬时功率不匹配，使系统中存在二次功率扰动，严重影响了MPPT的效果与并网电流质量。通过一些特定的控制算法能够抑制二次纹波，但却不能从根本上消除二次功率扰动，采用功率解耦技术可以很好的解决这一问题。分析了光伏逆变器中功率解耦原理和国内外学者的众多研究工作。按技术特点将功率

4、解耦方法分为PV级解耦、DC-link级解耦和AC级解耦三大类。从技术难度，器件成本，解耦效果等方面进行对比总结。指出AC级解耦方法既可以抑制二次功率扰动，又可以利用交流侧高电压降低解耦电容值，相比DC-Link级解耦方法具有明显优势。根据已有的PV级功率解耦电路，提出了AC级功率解耦电路的概念，在不改变传统的两级式逆变器结构的基础上，将功率解耦电路并联于变换器的输出侧，充当有源功率滤波器（APF）以补偿脉动能量，从而抑制逆变器中的二次扰动功率。本文提出了3种新型的用于光伏逆变器的AC级功率解耦拓扑。首先，介绍了两级式光伏并网逆变器的工作原理，通过建立系统的小信号模型，讨论了环路参数的选

5、取方法。然后，分别阐述了3种AC级功率解耦拓扑的设计思路，详细分析了每种拓扑的工作过程，状态切换条件。接着，将脉冲能量调制（PEM）策略应用于AC级功率解耦拓扑，分析了PEM信号的产生原理，推导出PEM信号占空比的计算模型。对比3种解耦电路在电路结构和控制上的特点，选取了其中的一种六开关Buck/Boost解耦拓扑进行仿真研究，仿真结果验证了其方法的合理性。最后，根据系统的性能指标和解耦电路的特点，给出了硬件电路的设计方法和设计过程，建立了带AC级功率解耦电路的两级式逆变器实验平台。对整个系统进行开环控制，测试了解耦电路的输入电流，解耦电容电压波形，测试结果与预期的一致，证明了理论分析的

6、正确性。关键词：二次功率扰动，功率解耦，两级式逆变器，脉冲能量调制IAbstractRESEARCHONPVINVERTERSANDACSIDEPOWERDECOUPLINGABSTRACTWiththehigh-speeddevelopmentofwordeconomy,energyconsumption,greenhouseeffectandpollutionhavebeenincreased.But,fossilfuelsarefiniteresourcesthatdwindlewithexploitation.Developinggreenenergyisthenecessary

7、waytosolveenergyproblems.Photovoltaic(PV)energybecomesahotspotbecauseofwidedistribution,pollution-free,easyaccession.However,inasingle-phasePVsystem,powermismatchingbetweeninputandoutputterminalleadstosecondarypowerdis