高性能太阳能微型并网逆变器的研究

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1、分类号TM464密级高性能太阳能微型并网逆变器的研究研究生姓名：孔令倩指导教师姓名、职称：雷敏副教授学科专业：电气工程研究方向：现代电力电子技术及系统湖南工业大学二〇一四年十二月十一日万方数据分类号TM464密级高性能太阳能微型并网逆变器的研究ResearchontheHigh-performanceSolarMini-gridInverter研究生姓名：孔令倩指导教师姓名、职称：雷敏副教授学科专业：电气工程研究方向：现代电力电子技术及系统论文答辩日期答辩委员会主席湖南工业大学二〇一四年十二月十一日万方数据湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声

2、明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签

3、名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要光伏太阳能作为取之不尽、用之不竭、无污染的新能源正在应用于分布式发电中。微型逆变器，作为连接光伏电池板和电网的关键部件，其性能直接影响到整个光伏发电系统的发电量，而提高发电量就可以使光伏电站在更短时间内受益，间接降低光伏系统电站的建设成本。因此，为了提高分布式光伏电站的发电量，研究如何提高微型逆变器的各项性能显得至关重要。首先，为了选择合适的逆变器主电路升压拓扑结构，对比了各种拓扑结构的优缺点，最终选择了有源钳位交错并联反激式升压拓扑结构，并搭建了基于SIMULINK的仿真模型。仿真输出的电流波形与电网电压同

4、频同相，电流谐波含量低，验证了该拓扑结构的可行性。分析了微型逆变器损耗的类型，为了降低逆变器开关损耗，对最新型电力电子器件进行研究，将氮化镓场效应开关管应用在反激电路和全桥逆变电路中。其次，光伏电池阵列是分布式发电系统的关键部件，对它的数学和工程模型进行了研究，并针对工程模型精确度低的问题，提出了两次补偿算法，为后续的仿真及试验打下了基础。为了进一步提高微型逆变器的发电量，本文对MPPT控制算法进行了研究，并提出了一种基于双向变步长扰动观察的MPPT算法。通过仿真验证了此算法能在最短的时间内达到稳定，跟踪效果较好。为了实现微型逆变器的并网，对主动

5、频移孤岛检测方法进行了仿真研究，实现了预期的保护功能。最后，在仿真研究的基础之上，设计了一台220W的微型逆变器样机，进行了并网试验、效率对比试验。并网试验验证了微型逆变器进行发电的基本功能。在效率对比试验中对比了采用新型电力电子器件和硅器件的微型逆变器的发电效率，得出采用新型电力电子器件对提高微型逆变器的效率有显著的效果。综合以上各项试验，得出设计的微型逆变器样机具有较高性能。关键词：微型逆变器，光伏电池，MPPT，氮化镓，孤岛检测I万方数据ABSTRACTPhotovoltaicsolarenergy,asnew,inexhaustiblea

6、ndzero-pollutedenergy,isbeingusedindistributedgeneration.Microinverters,asakeycomponentfortheconnectionbetweenPVpanelsandgrid,itsperformancedirectlyaffectsthepoweroutputofthephotovoltaicpowergenerationsystem,whileincreasingpowergenerationcanmakePVpowerstationbenefitoverashort

7、erperiodoftime,whichindirectlyreducestheconstructioncostofPVsystemsplant.Therefore,inordertoimprovethegeneratingcapacityofdistributedphotovoltaicpowerstation,theresearchonhowtoimprovetheperformanceofmicro-inverteriscrucial.Firstly,inordertoselecttheappropriatemaincircuitboost

8、topologystructureoftheinverter,theadvantagesanddisadvantagesofvariou