单相光伏并网微型逆变器的研究

【摘要】光伏发电成为人类利用新能源的一个新途径，而太阳能光伏并网成一种趋势。太阳能光伏并网微型逆变器作为连接发电设备和电网的关键设备，其可靠性和安全性尤显重要。传统的光伏并网逆变器架构连接方式是通过组件串并联组成光伏阵列后连接大功率并网逆变器，存在当有阴影时组件和逆变器功率不匹配、工作温度高、寿命不长、监控能力有限等问题。光伏并网微型逆变器是为解决上述问题而提出来的。光伏并网微型逆变器功率在百瓦级，每块光伏组件配置一个微型逆变器，其独特的架构能够保证每个光伏组件工作在最大功率点，使系统输出最大的能量，拥有很强的抗局部阴影能力。其独特的架构使太阳能光伏并网微型逆变器具有可以模块化设计、即插即用、安装方便、扩展方便的优点。本文主要从事以下几点研究：首先，本文分析了传统的太阳能光伏并网逆变器和微型逆变器的各自优缺点，然后阐述了太阳能光伏电池的输出特性，在比较了现有的最大功率点算法的优缺点之后，选取扰动观察法作为本文的算法并分析了该算法产生误判的原因。接着，本文提出了一种基于功率预测的优化的MPPT算法，在仿真平台上验证了该算法的有效性。其次，提出一种单相并网逆变器的无功控制策略，通过构造两个虚拟量，把单相信号转变为三相信号，利用坐标变换，实现有功功率、无功功率分别控制，采用以上方法，可以使并网微型逆变器能够向电网注入无功成分，能够有效调节无功功率输出，仿真结果表明该控制策略是可行的。最后，本文设计一套基于飞思卡尔MC56F8013的太阳能光伏并网微型逆变器，采用两级设计结构，前级采用上下交错反激电路，利用一个独立的SPWM波控制器实现升压和MPPT控制；后级采用正弦翻转电路，实现并网功能。并网微型逆变器的控制策略采用电流内环和电压外环的的控制方式，实现对电网电压同频同相的跟踪。最后，搭建了实验环境进行实验测试和实验结果分析，实验结果验证了本文所设计的并网逆变器的可行性。
【作者】谢颖娇；
【导师】王越胜；吴秋轩；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】光伏并网；微型逆变器；最大功率点跟踪；无功控制；

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