单相光伏发电并网系统的研究与设计

摘要

随着人口数量的不断增长，使得人们对资源的需求急速升高。太阳能以可再生、清洁无污染、储存量雄厚等优点，为当代社会解决能源危机提供了新的思路与发展方向，光伏发电并网是大势所趋。在此背景下，本文对单相光伏并网逆变器进行了分析研究，并提出优化设计方案。
　　首先，对单相光伏发电系统的主结构进行了设计，为了使系统更加稳定，损耗更低，选择了双极非隔离系统；其次对前级电路进行了设计，为了提升电路的转化效率，避免输出浪费，选取了升压斩波电路的连续工作方式来实现最大功率点的跟踪；最后选取了绝缘栅极晶体管作为开关管，计算出升压斩波电路的电感为62mH和滤波电容为400μF的值，实现了电路结构的优化升级。
　　通过对几种常用的最大功率跟踪法的分析，提出了一种全新的方法-变步长的电导增量法。并在前面所选取的电路中进行了最大功率跟踪的仿真。忽略电路组件损耗功率的前提下，经过前面斩波电路参数的设计已经能够输出预期的直流电压值400V和输出1KW的功率值，实现了最大功率的输出。通过对逆变电路和逆变器的分析，选取了电压型单相全桥逆变电路和L型滤波电路，并对参数进行计算；选择了基于三角波比较方式的双环控制方式；最后在前文基础上对整个系统搭建仿真模型。从仿真结果看，无论光照度如何变化都能得到稳定的电压和电流波形，同时并网电流达到稳定后基本没有谐波分量。完成了对光伏并网逆变器的优化。

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摘 要

第一章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.1.1能源问题和环境问题

1.1.2太阳能发电的优缺点

1.2光伏发电的发展状况

1.3光伏发电系统的介绍

1.3.1单级式发电并网系统

1.3.2两级式发电并网系统

1.4 本文所做的工作

第二章 光伏电池的电气特性及仿真

2.1 光伏电池的电气特性

2.2光伏电池的建模与仿真

2.2.1光伏电池的数学建模

2.2.2光伏电池的仿真

2.3小结

第三章 前级主电路的分析与设计

3.1 单相并网系统的结构设计

3.1.1 单级非隔离和两级非隔离系统

3.1.2 单级隔离和两级隔离系统

3.2 前级变换电路的设计

3.2.1降压转换器

3.2.2升压（boost）变换器

3.2.3 buck-boost 变换器

3.2.4拓扑结构的选型

3.3 Boost电路的调配

3.3.1 开关管的选型

3.3.2 电感参数的计算

3.3.3 滤波电容的设计

3.4 小结

第四章 最大功率点（MPPT）的跟踪技术及仿真

4.1 最大功率点的跟踪技术

4.1.1 电导增量法

4.1.2 扰动观察法

4.1.3 定电压跟踪法

4.1.4变步距的电导增量法

4.2定电压法的MPPT仿真

4.3 小结

第五章 并网逆变器的设计及系统仿真

5.1 后级逆变主电路设计

5.1.1 电压型与电流型逆变器的特点

5.1.2 电压型逆变器半桥与全桥的特点

5.1.3 滤波电路的选择及电感参数计算

5.2 后级逆变控制电路设计

5.2.1 逆变电路的调制形式选择

5.2.2 逆变器的PWM跟踪控制技术

5.2.3 单相并网逆变器的控制策略

5.3单相并网逆变系统仿真

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致 谢