高效光伏并网微型逆变器研究

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1、分类号：TM464论文编号：102870315-S101学科分类号：080804硕士学位论文高效光伏并网微型逆变器研究研究生姓名魏涛学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率电子变换技术指导教师胡海兵教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringHighlyEfficientGrid-TiedMicro-InverterforPhotovoltaicSystemAThesisinEle

2、ctricalEngineeringbyWeiTaoAdvisedbyProf.HuHaibingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入

3、有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要相比于集中式和组串式光伏并网逆变器发电系统，光伏微型逆变器发电系统具有即插即用、易扩容、可靠性高以及可实现面板级最大功率跟踪等优点。从结构上来说，光伏微型逆变器主要有单级式光伏微型逆变器和两级式光伏微型逆变器。本文重点研究一种基于临界电流连续控制策略的后级逆变器，该控制策略可实现逆变器开关管的零电压开通，以提高微型逆变器的效率。本文详细分析了基于临界电流连续控制策略实现软开关的工作原理。在此基础上，从开关频率和输出电流THD两个方面对比研究

4、了单极性调制策略和双极性调制策略，与双极性调制策略相比，单极性调制策略开关频率范围较窄，效率较高，但输出电流THD略大。在输出电流THD满足要求的前提下，可选择单极性调制策略以提高效率。根据复位电流包络线的不同，可以分为恒定复位电流模式、恒定电流变化量模式和变复位电流模式三种不同复位电流模式，其中恒定复位电流和恒定电流变化量模式是变复位电流模式的两个特例。在实际应用中，需对电感Lf电流有效值和开关频率进行折中考虑，以选择合适的复位电流模式。本文以恒定复位电流模式为例，对比了基于单极性临界电流连续控制策略的两种实现方式：软件计算实现方式和硬件复位实现方式，分析各自的优缺点

5、。在此基础上，结合两者的优点，提出采用数模混合实现方式：即开通时间通过软件计算得到，而关断时间由硬件复位实现。在数模混合实现方式的基础上，研究分析了采样延时、锁相延时以及驱动电路延时等控制系统延时的存在会使得电感电流产生畸变，进而影响输出电流。基于此提出了相应的电流补偿方法以补偿控制系统延时带来的影响。针对基于临界电流连续的250W光伏逆变器，给出了主电路参数和控制电路参数的设计过程，并在Matlab/Simulink中搭建了仿真验证模型，仿真研究验证了基于临界电流连续控制策略的可行性以及参数设计的正确性。搭建了一台基于临界电流连续的250W逆变器实验验证平台，通过实验

6、验证了基于临界电流连续控制策略的可行性以及参数设计的正确性，最高效率可达98.5%。基于临界电流连续控制策略的并网逆变器可实现开关管的ZVS开通，能大大提高效率，特别适用于两级式光伏微型逆变器等功率较小的场合。关键词：光伏微型逆变器，临界电流连续，功率解耦，软开关iABSTRACTComparedtocentralizedinverterandstringinverter,microinverterhasthefeatureof“Plug-and-Play”operation,easeofexpandability,enhancedreliabilityandimpro

7、vedenergyharvest.Intermsofstructure,microinvertercanbeclassifiedintotwotypes:singlestagemicroinverterandtwostagesmicroinverter.Thispaperconcentratesonthesecondpowerstage–DC/ACconversion,proposingacontrolstrategybasedonboundarycurrentmode(BCM),whichcanrealizezerovoltageswi