聚光光伏发电系统准z源逆变器控制研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文聚光光伏发电系统准Z源逆变器控制研究ControlofQuasi-Z-sourceInverterinConcentratingPhotovoltaicSystem作者：朴海顺单位：电气工程学院指导教师：杨俊友教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年03月02日学位授予单位：沈阳工业大学摘要光伏发电作为太阳能应用的主要技术之一，如今倍受国内外学者关注。如何有效地提高光伏发电利用率和逆变器转换效率，仍是国内外学术界理论与应用研究的热点。目前光伏发电系统中存在的问题是利用效率不高和造价昂贵，并且光伏电

2、池只能将光能的十分之一左右转化为电能。传统的工频隔离型逆变器虽然技术性能可靠，但是存在一定的问题，例如系统的转换效率低、系统体积大及成本高等。针对以上问题，本文提出聚光光伏系统中准Z源逆变器的设计方案，从而实现高效可靠的直流输入、交流输出。首先，针对光伏电池工作原理进行详细分析，在此基础上，运用工程数学，建立光伏电池数学模型，并在Matlab/Simulink的环境下，搭建太阳能光伏电池的动态仿真模型，得到相关结果。研究最大功率点跟踪（MPPT）原理，对主要的MPPT方法进行分析。并在Matlab/Simulink环境下将其与光伏阵列的动态仿真模型结合

3、，进行仿真分析，验证扰动观测法的有效性。其次，详细分析准Z源逆变器的工作原理，针对传统逆变器的缺陷，对Z源阻抗网络进行参数设计，并对准Z源逆变器进行建模分析，提出准Z源逆变器的直流母线电压控制策略，完成控制器设计。最后，分析Z源逆变器的调制策略和针对准Z源独特直通特点的SPWM调制策略及其实现的原理方法。分析不同调制方式下直通信号的插入方式，对最大升压比SPWM调制策略进行改进，提出能够将加入直通时间难度变小的改进型SPWM。并结合设计的直流母线控制器在Matlab/Simulink环境下，搭建系统模型，通过仿真验证理论分析的正确性。关键词：聚光光伏系

4、统，最大功率点跟踪，准Z源逆变器，小信号建模，改进SPWMIAbstractAsoneofthemaintechnologiesinsolarenergyutilization,photovoltaicpowergenerationisnowpaidmuchattentionbyallthecountries.Howtoeffectivelyimprovetheefficiencyandtheconversionefficiencyofphotovoltaicinverterinthetheoryandapplicationresearchisstil

5、lhotintheacademiccircleathomeandabroad.Currentlytheproblemsinphotovoltaicpowergenerationsystemarelowefficiencyandhighexpenses,andonlyabout1/10oflightenergycanbetransformedintoelectricalenergy.Althoughthetraditionalfrequencytransformerisolatedinverterisreliableontechnicalperforma

6、nce,theproblemsoflowsystemefficiency,largevolume,highcostarestillserious.Inviewoftheaboveproblems,thisthesisputforwardthedesignschemeofquasi-Z-sourceinverterinconcentratedphotovoltaicconcentratorsystem,soastoachievetheefficientandreliableDCinput,ACoutputsystem.Firstly,theworking

7、principleofthephotovoltaiccellswasanalyzedandthephotovoltaiccellmathematicalmodelwasestablished,thenthechangelawoftheparameterswasreflectedbythemathematicalrelationship,intheenvironment,thesimulationmodelofPVarraydynamicallywasbuiltbasedonMatlab/Simulink,therelatedsimulationresu

8、ltswereachieved.Theprincipleofmaximumpowerpoint