【摘 要】
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随着智能电网技术和分布式发电技术的提升,以及”碳中和”战略的推进,提高风光等清洁的可再生能源在电网中的比例成为我国未来数十年电力工业中重要的发展趋势,广泛适用于户用和公共基础设施的微型逆变器作为分布式光伏发电的重要设备一直是电力电子领域的研究热点。本文重点针对两级式软开关微型逆变器进行研究和设计。本文选取两级式隔离结构作为微型逆变器的基本结构,前级和后级均由全桥变换器组成,并通过一个高频变压器实现
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随着智能电网技术和分布式发电技术的提升,以及”碳中和”战略的推进,提高风光等清洁的可再生能源在电网中的比例成为我国未来数十年电力工业中重要的发展趋势,广泛适用于户用和公共基础设施的微型逆变器作为分布式光伏发电的重要设备一直是电力电子领域的研究热点。本文重点针对两级式软开关微型逆变器进行研究和设计。本文选取两级式隔离结构作为微型逆变器的基本结构,前级和后级均由全桥变换器组成,并通过一个高频变压器实现电流隔离以提高逆变器的安全性。本文采用分段线性化方法简化光伏组件外特性模型,并对逆变器前级拓扑在稳态条件下进行数学建模,同时根据系统模型设计其控制器。对于逆变级,本文采用恒定环宽的迟滞电流调制模式以实现后级全桥的无辅助器件软开关,同时对该电流调制环节进行建模和稳定性分析,并对传输延迟导致的环宽的误差进行补偿。考虑对开关噪声的衰减效果和对谐振的抑制能力,本文选取拆分电容的混合无源阻尼LCL滤波器作为后级的输出谐波滤波器,并给出输出谐波滤波器和EMI滤波器的设计方案。此外,本文还在光伏模式实验平台上对多个元启发最大功率点跟踪算法进行实验研究,提出一种分区域的变步长扰动观测与粒子群的混合算法以降低算法陷入局部最优的可能性,降低了最大功率点追踪误差。在硬件设计上,采用一种仅分析初态和终态驱动电压的计算方法以简化氮化镓驱动器元件参数设计过程。最后本文以STM32G4为主控制器,搭建了一个300W的微型逆变器实验样机进行并网实验和反孤岛测试,4.30%的谐波畸变率和91%效率满足设计要求。
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