一種新型獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器的硬件電路設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

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1、文獻(xiàn)綜述一種新型獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器的硬件電路設(shè)計(jì)一．前言部分（闡明課題的研究背景和意義）最近幾十年，太陽(yáng)能的能量利用得到了迅猛的發(fā)展。90年代以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家重新掀起了發(fā)展光伏系統(tǒng)的高潮，特別是發(fā)展“屋頂光伏系統(tǒng)”。屋頂光伏系統(tǒng)不單獨(dú)占地，將太陽(yáng)能電池安裝在現(xiàn)成的屋頂上，非常適應(yīng)太陽(yáng)能能量密度較低的特點(diǎn)，而且其靈活性和經(jīng)濟(jì)性都優(yōu)于大型并網(wǎng)光伏電站，有利于普及、戰(zhàn)備和能源安全，受到了各國(guó)的普遍重視。專家估計(jì)，太陽(yáng)能電池及相應(yīng)的系統(tǒng)將通過并網(wǎng)發(fā)電和獨(dú)立供電迅速發(fā)展為全球重要產(chǎn)業(yè)[1]。前幾年國(guó)內(nèi)的一些光伏生產(chǎn)還僅僅局限于直流發(fā)電，也就是通過光伏

2、電池直接將能量?jī)?chǔ)存到蓄電池中，利用直流給負(fù)載進(jìn)行供電。它攜帶方便，結(jié)構(gòu)緊湊，容易操作，維護(hù)方便也給無(wú)電的農(nóng)牧區(qū)帶來(lái)了一些方便，但是由于系統(tǒng)較小，不能滿足普通家庭的正常用電需要，所以不能廣泛的得到普及[2]。近年來(lái),光伏發(fā)電技術(shù)有了廣泛的應(yīng)用,隨著我國(guó)新能源法的頒布,光伏發(fā)電系統(tǒng)在我國(guó)擁將有更廣闊的發(fā)展空間。為了將太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的直流電或者蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)化為負(fù)載需要的交流電,逆變器成為光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分,其性能對(duì)光伏系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)生較大影響。二．主題部分（闡明課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向，以及對(duì)這些問題的評(píng)述）在逆變器的研

3、究中，目前國(guó)內(nèi)外已有了大量文獻(xiàn)。唐友懷，張海濤，羅珊，姜拮對(duì)獨(dú)立光伏系統(tǒng)的逆變器的主電路拓?fù)?、控制方法等問題做了較為詳細(xì)的研究。在此基礎(chǔ)上提出了一種新型高性能的全橋諧振式Buck-Boost逆變器拓?fù)洌哂姓加皿w積小，能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)逆變器控制方法上，提出采用電壓有效值、電感電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)與零電流跟蹤誤差相結(jié)合的控制策略，提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性。根據(jù)控制方案設(shè)計(jì)了由單片機(jī)MPS430控制的獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器的軟硬件裝置，實(shí)驗(yàn)表明它是一種效率高、性價(jià)比高、靈活性強(qiáng)的控制方案[2]。李志江在分析逆變電源控制現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了逆變電

4、源控制方面存在的問題，即逆變電源輸出穩(wěn)態(tài)特性與動(dòng)態(tài)性能的兼顧問題。針對(duì)這個(gè)問題，他提出了一種新的基于DSP帶重復(fù)控制器電壓電流雙環(huán)反饋控制方案。此方案可使逆變電源輸出電壓波形兼具良好的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性，可用于逆變電源輸出波形質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合[3]。此方案在一車載逆變電源上得到實(shí)現(xiàn)。重復(fù)控制可以抑制逆變電源在負(fù)載變化嚴(yán)重(空載加到滿載)或者非線性負(fù)載條件下的輸出電壓畸變，保證輸出波形的質(zhì)量;電流環(huán)用以改善輸出波形的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，提高逆變控制的能力。此方案很好地解決了車載逆變電源原有的模擬電壓?jiǎn)苇h(huán)反饋控制方法存在的缺陷，即輸出電壓在逆變電源從

5、空載加到滿載的情況下電壓跌落明顯，且在輕載時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢的問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了此方案的效果[3]。田斌闡述了SPWM半橋逆變器的工作原理，把負(fù)載電流處理成擾動(dòng)，在連續(xù)域和離散域建立了單相逆變器的通用數(shù)學(xué)模型，并通過坐標(biāo)變換證明了三相逆變器可以轉(zhuǎn)化為單相逆變器處理。從非線性負(fù)載、死區(qū)效應(yīng)和直流分壓電容電壓不平衡三個(gè)方面分析了SPWM半橋逆變器輸出波形畸變的原因。在MTALAB中建立了精確的仿真模型，其中考慮了具體的開關(guān)過程和死區(qū)效應(yīng)[4]。對(duì)重復(fù)控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的理論分析，討論了系統(tǒng)穩(wěn)定性、誤差收斂速度和穩(wěn)態(tài)誤差，針對(duì)具體控制對(duì)象完成了重

6、復(fù)控制器的設(shè)計(jì)，其中利用陷波濾波器對(duì)消逆變器諧振峰，利用超前環(huán)節(jié)進(jìn)行控制系統(tǒng)相位補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明重復(fù)控制能夠很好的完成逆變器輸出波形校正的任務(wù)。為了提高逆變器動(dòng)態(tài)性能，采用狀態(tài)反饋對(duì)逆變器進(jìn)行極點(diǎn)配置。為了消除負(fù)載突變帶來(lái)的穩(wěn)態(tài)誤差，在極點(diǎn)配置中引入了積分控制。以這種改造過的極點(diǎn)配置控制系統(tǒng)為內(nèi)環(huán)，重復(fù)控制為外環(huán)，兩種控制系統(tǒng)共同作用。仿真結(jié)果說明采用這種復(fù)合控制系統(tǒng)的逆變器可以得到理想的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)效果[4]。在一臺(tái)50Hz單相半橋逆變器上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果驗(yàn)證了前文的理論分析和仿真研究，在穩(wěn)態(tài)時(shí)得到了低的穩(wěn)態(tài)總諧波畸變率，動(dòng)態(tài)時(shí)反應(yīng)迅速

7、，沒有穩(wěn)態(tài)誤差[4]。付登萌,陶生桂：簡(jiǎn)述了TOPSwitch的工作原理，分析了基于TOPSwitch的反激式DC／AC電源的工作過程，并通過設(shè)計(jì)一個(gè)輸入寬電壓范圍、輸出電壓15V、輸出功率40w的電源來(lái)給出設(shè)計(jì)過程中各主要參數(shù)的確定方法．這對(duì)于簡(jiǎn)化直流源的設(shè)計(jì)過程，提高設(shè)計(jì)效率有重要意義．實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該設(shè)計(jì)方法是可行的[5]。郝琦瑋,李樹華從電路工作過程的角度分析了開關(guān)電源的工作原理,提出了較為實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。開關(guān)式電壓調(diào)整器利用開關(guān)控制的電磁感感應(yīng),把輸入的直流電源提供的能量,變換為另一種電壓的直流能量,并利用控制電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓.因

8、而,又叫做DC/DC變換器。開關(guān)式電壓調(diào)整器是開關(guān)電源的核心部分.它是低功耗,高效率的電壓調(diào)整器,并已日益廣泛地用作電子學(xué)系統(tǒng)的二級(jí)電源。開關(guān)式電壓調(diào)整器可按功率管的工作方式,分為串聯(lián)型和并聯(lián)