采用混合控制LLC谐振变换器光伏微逆变器的MPPT研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yzq660511
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为了解决能源短缺与环境污染的问题,太阳能作为一种可再生、无污染的新型能源受到了全世界的广泛关注。交流模块式架构作为光伏发电系统架构的一种,采用单电池板方式供电,具有抗局部阴影能力强、电池板利用率高、即插即用和可靠性高等优点,已经成为光伏发电的重要架构之一。由于交流模块式架构的特点使其对成本及效率要求严格且输入电压范围宽,所以对于交流模块式光伏发电的一个研究方向就是降低变换器成本与提高能源利用率。混合控制策略的LLC变换器是交流模块式光伏发电架构的理想拓扑之一:可以满足宽输入电压范围,原边开关管的ZVS和副边二极管的ZCS,具有效率高、增益范围宽和电气隔离的特点。光伏电池具有非线性特征,其输出特性受光照、温度、负载等工作环境参数的影响,因此根据外部条件不断调整光伏电池的输出功率点使之始终工作于最大功率点附近的最大功率点跟踪(MPPT)技术是光伏发电的关键技术之一。本文通过对最大功率点跟踪技术和采用混合控制策略LLC变换器的研究后提出了对后级功率变量采集的前级迭代式MPPT算法,在不使用前级隔离采样电路对输入变量采样的前提下,实现光伏电池板的最大功率点跟踪。首先,分别对光伏电池板与采用混合控制策略的LLC变换器基本原理进行阐述及建模分析。将LLC变换器与光伏电池板结合,分析LLC变换器在电源端为光伏电池的工作状态,并分析频率与移相对光伏电池输出功率点的影响。然后,对各种MPPT技术的算法进行分析和比较,针对LLC变换器特性提出了本文所采用的迭代式MPPT算法,并分析其优缺点。在以上分析的基础上对迭代式MPPT算法进一步改善,提高其跟踪速度,减少跟踪过程中的功率损失。使用仿真软件对基于混合控制LLC变换器的迭代式MPPT算法及其改进型算法进行仿真验证。最后,根据设计要求,研制了一台最大功率点电压范围为25V~39V,满载功率为250W的全数字控制微功率光伏逆变器。所研制实验样机应用于宽电压范围光伏发电领域,样机性能优良,具有良好的MPPT效果,并且通过实验验证所采用方式的有效性。
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