论文总字数：18530字

摘 要

能源危机越来越严重，人们对于环保也越来越关注，在这种背景下，光伏并网发电技术备受重视。近几年针对光伏发电的研究越来越多，投资也在加大，在技术上取得了不错的进展。并网逆变器是光伏发电系统最重要的部分，并网逆变器有许多种不同的类型，它们有各自不同的拓扑结构，有不同的性能，适合应用在不同的光伏发电系统。本文主要研究的对象是光伏微型并网逆变器。

本文分析了几种常用的并网逆变器的主电路结构，最后根据光伏微型并网逆变器的需求选择了交错并联反激变换器作为主电路的DC/DC升降压部分以及高频隔离，选择IGBT全桥结构作为DC/AC逆变部分。对它的的工作原理以及工作模式进行了详细的分析和介绍。

研究了微型逆变器的控制策略，对控制策略的目的，实现方法进行了分析。介绍了正弦脉宽调制（SPWM）的实现方法。对主电路的功率器件参数进行了计算，确定了功率器件型号的选择，并且在PSIM仿真软件上搭建了电路模型进行仿真，获得了预期的工频正弦电流波形。

关键词：光伏发电系统；微型并网逆变器；反激变换器

ABSTRACT

There is a growing emphasis on photovoltaic power generation technology in the situation that energy crisis is getting worse and people are increasingly concerned about environmental protection. In recent years, there are more and more people to study photovoltaic power generation, investment in photovoltaic power generation also increased, therefor ,some new technologies have been invented. Grid connected inverter is the core component of photovoltaic power generation system. Grid connected inverters have different types, and they are suitable for applications in different PV systems. This paper mainly studies the photovoltaic micro grid connected inverter.

This paper analyzes the main circuit structure of several common grid connected inverters. Finally according to the requirement of the micro grid connected photovoltaic inverter, the interleaved flyback converter is selected as the main circuit. The working principle and working mode of the interleaved flyback converter are introduced in detail.

We study the control mode of micro-inverter. The realization method of sinusoidal pulse width modulation (SPWM) is introduced in this paper. The parameters of power device are calculated.

Key Words:photovoltaic power generation system; micro grid-connected inverter; flyback converter

目 录

第一章 绪 论 5

1.1课题研究的背景及意义 5

1.2光伏微型逆变器的发展情况 6

1.2.1国外发展现状 6

1.2.2国内发展现状 6

1.3光伏并网发电系统简介 7

1.3.1光伏发电系统的组成 7

1.3.2光伏发电系统的典型结构 8

1.3.3应用微型并网逆变器的光伏发电系统结构 8

2.1光伏微型并网逆变器的基本结构 10

2.2微型逆变器主电路的拓扑选择 10

2.3光伏微型逆变器系统工作原理 12

2.3.1交错并联反激变换器的工作原理 12

2.3.2反激变换器三种不同工作模式的分析 12

2.3.3反激变换器CCM模式与DCM模式的比较 13

2.3.4交错并联反激变换器的工作原理介绍 14

2.3.5工频逆变器的工作原理 14

第三章 光伏微型逆变器控制策略 16

3.1光伏微型并网逆变器控制系统的作用 16

3.2光伏微型并网逆变器的控制方式 16

3.3光伏微型并网逆变器电流跟踪控制 17

3.3.1光伏微型并网逆变器电流跟踪控制方式 17

3.3.2微型逆变器正弦脉宽调制（SPWM）的实现 18

3.4最大功率点跟踪 18

3.4.1最大功率跟踪技术 19

4.1参数计算 21

4.1.1反激变压器匝数比计算 21

4.1.2开关管MOSFET最大击穿电压 21

4.1.3低通滤波器的设计 22

4.2光伏微型逆变器的仿真 22

5.1总结 26

5.2展望 26

致谢 27

参考文献 28

第一章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

太阳能可以说是一种新型能源，因为人类对于太阳能的开发利用的时间还很短，只有几十年的时间。相比于传统的化石能源，太阳能无污染、储量大、可再生而且容易获得。开发利用太阳能的技术不断的成熟，人们发现了太阳能巨大的利用价值，对太阳能发电技术越来越重视，对光伏产业的投资越来越多。为了解决能源危机、减少环境污染我们应该大力推进和发展光伏并网发电技术。从二十世纪八十年代开始，欧美发达国家投入大量资源开发各种太阳能发电技术尤其是光伏发电技术，在这期间，光伏发电技术取得了很大发展。

随着社会的发展，环保的概念深入人心，大家渴望建设一个低碳社会，各国政府大力支持光伏产业。全世界的太阳能光伏产业正处于一个迅速发展的时期，2015年全世界新增装机容量超过50GW。欧美、日本等传统的光伏市场一直保持良好的发展速度，中国、拉美、印度等新兴光伏市场迅猛发展。2015年，美国当地政府提供1.2亿美元用来研究开发低成本的光伏发电系统的新设备和技术，推进新的太阳能电池以及组件性能的研究，以推进美国光伏产业的快速发展。2015年，日本公布了再生能源的收购价格方案，产业用大规模太阳能发电的收购价格大幅下降。我国光伏产业发展十分迅速，新增装机容量依旧位居全球首位，到2015年底光伏产业总产值超过2000亿元。

目前常用的光伏发电系统采用的是集中式结构，将光伏组件通过串联、并联的方式连接在一起形成一个光伏阵列，输出端连接在一起以求输出我们需要的电压以及功率。一台中央逆变器与许多光伏阵列连接在一起，把光伏阵列输出的直 流电能升压、逆变成220V的工频交流电送入电网，完成光伏发电系统的并网^[6]。并网型中央逆变器将光伏阵列输出的直流电能转换成220V的工频交流电能送入电网。集中式结构只需要一台中央逆变器，它不仅结构简单而且制作安装成本低。但是，因为光伏组件是组合连接后再接入逆变器的，所以最大功率点跟踪不是对单独光伏组件进行的，而是针对组合而成的光伏阵列进行的，不能使每个光伏组件都以最大功率工作，使发电系统的效率降低。因为所有的光伏组件直接相连，所以当有部分组件被遮光或者是损坏时，不仅自身的输出会受到影响，还会使光伏组件组成的阵列的输出功率受到影响，降低发电效率。微型逆变器的研究开发能够很好的解决中央逆变器存在的上述问题。

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