由于世界能源危機(jī)的日益嚴(yán)重和全球環(huán)境的不斷惡化，大規(guī)模開發(fā)清潔可再生能源成為當(dāng)前能源戰(zhàn)略的主要方向。太陽(yáng)能作為當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實(shí)、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一，得到了各界的廣泛關(guān)注。在太陽(yáng)能的利用中，光伏發(fā)電并網(wǎng)又是其主要發(fā)展方向之一。 由于光伏產(chǎn)業(yè)界目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，又因?yàn)楣β实燃?jí)及應(yīng)用場(chǎng)合的不同，使各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)變流器都得以嘗試使用。本文就是在此背景下，對(duì)當(dāng)前使用的各類光伏并網(wǎng)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法進(jìn)行比較，并結(jié)合光伏并網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中暴露的主要缺陷，從適應(yīng)光伏陣列輸出特性和提高系統(tǒng)整體的可靠性兩方面入手，提出Z-source變換器結(jié)合PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 文章首先介紹了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中并網(wǎng)變流器的三種隔離回路方式，及應(yīng)用于小功率和中大功率場(chǎng)合的不同主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略，比較其優(yōu)缺點(diǎn)，提出了Z-source變換器結(jié)合PWM整流組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以減小系統(tǒng)中電解電容的體積容量，并解決由太陽(yáng)能電池板輸出電壓大范圍變化所帶來(lái)一系列問(wèn)題，同時(shí)可以在一定程度上改善系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題。其次，文中分析介紹了Z-source變換器的工作原理，對(duì)比了三種升壓控制的實(shí)現(xiàn)方式和性能差異，并簡(jiǎn)述了逆變器的三種SPWM電流控制策略及其優(yōu)缺點(diǎn)。最后，結(jié)合整體系統(tǒng)需要，將Z-source變換器的升壓控制與PWM整流器的并網(wǎng)控制融合，提出完成逆變并網(wǎng)功能和最大功率點(diǎn)跟蹤的控制思想。 根據(jù)上述分析和研究，選定整體光伏系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和控制方案。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，提供了系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)計(jì)算、元件選型和控制電路的設(shè)計(jì)的詳細(xì)說(shuō)明，并完成了主電路硬件的制作。根據(jù)空間狀態(tài)方程法對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模，仿真模型包括主電路拓?fù)浼案骺刂谱幽K，文中簡(jiǎn)要說(shuō)明各控制模塊的功能，給出仿真結(jié)果并進(jìn)行分析。驗(yàn)證該系統(tǒng)可以較好的實(shí)現(xiàn)本文提出的控制方案所應(yīng)完成的各項(xiàng)功能，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，性能良好。
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