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摘要在光伏发电系统中，光伏逆变器是其核心组成部分，它将光伏电池组所产生的直流电转换为适合电网电压的交流电， 并入电网或是离网提供给交流负载使用。由于瞬时输入输出功率不匹配，传统光伏逆变器在直流母线上并联大容值电解电容进行功率平衡。但是电解电容自身存在寿命短、体积大、成本高等缺点，影响整个系统效率，并且在光伏输入端电流产生两倍于电网电压频率的脉动电流，这影响了 MPPT 算法的效果。21134
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本毕业论文以研究如何减小直流母线电容、降低功率脉动、延长逆变器寿命为目的，设计了一种双向储能变换器（Bidirectional Power-Stored Converter） ，提出了纹波电压闭环控制法（Pulsant Voltage Close-Loop Control——PVCC） 。在 Saber仿真环境下对本设计进行了建模仿真，仿真结果验证了方案的合理性与有效性。关键词 光伏逆变器 功率脉动 双向储能变换器Title Research of Bidirectional Power-Stored Converter Based on Single Phase PV Inverter Abstract
In the PV system , PV inverter is the most important component and its
function is that transforms DC power which is produced by PV battery into
AC power and connects to the grid or provides power for AC loads alone.
Since the instantaneous input power and output power does not match , the
traditional method to decrease the pulsant power on DC bus , is to put a
big capacitance electrolytic capacitor on DC bus in parallel . But
electrolytic capacitor’s short life , huge volume and high cost
influence the PV inverter system efficiency , and the PV input current which
has twice frequency of the grid voltage is ripple , and that seriously
affects the efficiency of MPPT algorithm.
This paper’s purpose is to study the way of how to reduce the DC bus
capacitors, power pulsation, to extend the life of the PV inverter ,and
a Bidirectional Power-Stored Converter is proposed. Meanwhile ,this paper
proposed a control method for this converter-- Pulsant Voltage Close-Loop
Control（PVCC）.A circuit model is built in Saber simulation environment
and the simulation results demonstrate the rationality and effectiveness
of the scheme.
Keywords PV Inverter Power Pulsation Bidirectional Power-Stored Converter
目 次
1 绪论… 1
1.1 研究背景及意义… 1
1.2 光伏发电系统简介 3
1.3 本课题研究的内容 4
2 光伏并网逆变器 5
2.1 光伏组件特性 5
2.2 DC / DC 变换器… 6
2.3 AC / DC 变换器… 14
2.4 本章小结 21
3 功率脉动产生的机理… 22
3.1 功率脉动原理分析 22
3.2 电解电容的功率分析与优化 24
3.3 本章小结 26
4 双向储能变换器… 28
4.1 功率脉动分解拓扑结构简介 28
4.2 双向储能变换器拓扑及其参数确定… 30
4.3 双向储能变换器控制方式… 34
4.4 本章小结 35
5 系统设计与仿真… 36
5.1 主电路设计… 36
5.2 控制器设计… 39
5.3 仿真结果及分析… 43
5.4 本章小结 48
结论 … 50
致谢 … 51
参考文献 521 绪论
能源是人类生存与发展的物质基础，没有能源就今天的人类社会。然而，世界各
国经济的高速发展，让本来就有限的能源物质消耗得更快，同时造成了环境污染等一
系列影响生态平衡的问题。目前，化石能源是世界各国追求消费的主体能源，其中以
中国为代表的少数国家是以煤炭为主，其余国家大部分则是以石油与天然气为主。据
相关研究人员预测，以目前能源的消耗水平，石油、天然气将在半个世纪内消耗殆尽，
煤炭的使用期限最多一二百年。所以，能源危机是每一个地球公民都不得不面对的生
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