基于反激式变换器的无电解电容微逆变器研究与设计

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近年来,开发利用清洁、可再生绿色的太阳能资源,被世界各国认为是解决目前能源短缺和环境污染的有效手段之一。光伏屋顶因安装灵活、初期投入小,不需要占用大量土地而受到各国政府的青睐。但在常见的光伏屋顶应用中,仍以串行并网逆变器为主,而串行逆变器无法解决局部阴影而导致的光伏组件输出效率下降的问题。因此,体积小、效率高的微逆变器,成为国内外学者研究的热点。  在高温环境下,使用电解电容作为解耦元件来平衡微逆变器输入和输出功率间的差异会导致严重的可靠性问题。而使用小容量、长寿命的薄膜电容直接代替电解电容会增加微逆变器的体积和成本。因此本文基于国内外学者对功率解耦技术的研究,提出了一种新型无电解电容微逆变器拓扑。本文主要工作如下:  首先对功率解耦原理和反激式变换器的特点进行了详细的介绍,进而提出了本文的新型无电解电容微逆变器拓扑。该拓扑主要由薄膜电容构成的解耦电路和由反激式变换器构成的逆变电路组成。且解耦电路可实现高频升压和最大功率点跟踪等功能。  其次详细分析了提出拓扑的功率解耦及其逆变过程,并进行硬件电路设计,主要包括关键元件的参数设计及元器件的选型。在此基础上,搭建了以TMS320F2812为核心的控制电路、主功率电路、辅助电源电路、驱动电路、信号调理电路等硬件平台。  然后为了解决峰值电流控制策略带来的输出电流过零点畸变问题,提出了一种过零点抑制的混合控制策略。并采用一种扰动步长动态变化的扰动观察法,有效减小了传统扰动法在最大功率点附近振荡带来的损耗问题。  最后,运用PSIM软件和制作的实验样机对该新型功率解耦微逆变器系统进行实验验证。仿真和实验结果均表明:通过提高解耦电容两端的电压,有效减小了解耦电容容量,并消除了光伏电池输出端的工频分量,实现了解耦功能。
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