新型反激式光伏并网逆变器的研究

随着全球经济的快速发展,传统化石能源的大量消耗使全球面临着能源危机,世界各国都在致力于新能源的开发和使用。太阳能以其资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境等优点,受到学者们的高度重视。作为光伏电池和交流配电系统间进行能量变换的光伏逆变器,其安全性、可靠性、逆变效率、制造成本等因素对发电系统的性能和投资有着举足轻重的作用,是光伏发电系统的技术核心。本文提出了一种新型的光伏逆变器拓扑结构,对其进行了详细分析,并提出一种新的方法实现了光伏电池的最大功率点跟踪控制,并基于TI公司的TMS320F2812型DSP控制芯片制作了一台500W的实验样机。 本文在目前现有的各种光伏逆变器拓扑结构、控制方法的分析研究基础之上,提出了一种新型的基于反激变换器的光伏逆变器拓扑结构,详细分析了其工作原理,并对该逆变器不同工作状态下的等效电路列式分析。该电路由传统的Sepic电路和反激变换器结合而成,结构简单,并且同时实现了软开关和改善功率解耦两大功能,无须再增加其它电气回路,减小了开关损耗,提高了系统效率。新型逆变器采用峰值电流控制方案对高频开关进行控制,以实现纯正弦的并网电流波形。 光伏电池的输出特性具有很强的非线性特征,其输出功率随外部环境和内部参数的变化而改变,但在特定条件下能够达到某一最大值。因此光伏逆变器需要能够实时跟踪光伏电池的最大功率点。文中详细研究比较了几种常用的最大功率点跟踪控制方法,提出了一种新的控制方法对新型光伏逆变器进行最大功率点跟踪,并基于Matlab/Simulink软件平台进行了仿真分析。仿真结果表明这种新的控制方法非常适合本文的光伏逆变器,显著提高了光伏电池的利用效率。 最后设计了一台基于DSP数字化控制的500W实验样机,进行了相应的电路器件选择及程序设计。实验结果表明新型光伏逆变器的各种性能指标基本达到设计要求,验证了该拓扑结构和控制方法的有效性及理论分析的正确性和可行性,为光伏逆变器的实用化和市场化提供了基础。