摘 要

在我们社会来到了21世纪之后，环境与能源问题越来越引起我们的关注，如今已经是我们关注的两个非常重要的问题。此外需要新的能源如光能，风能，以及潮汐能这些比较干净清洁的能源越来越受到我们甚至世界各国的关注.但是太阳能本身作为一种没有污染，并且可以再次生长无限使用的能源，应用越来越广泛。在不久的将来，太阳能很有可能成为主流的能源完全替代化石能源的地位。微逆变器作为能源利用的一个重要组成部分，我相信未来的发展前景十分的宽广。

微逆变器虽然早已经有人提出来了，但是人们对这个并不熟悉，也没有得到人们的关注，但是随着太阳能相关的技术不断的提高，微逆变器越来越收到人们的重视。微逆变器提出直接将逆变器与单个光伏组件集成，为每个光伏组件单独配备一个具备交直流转换功能和最大功率点跟踪功能的逆变器模块，将光伏组件发出的电能直接转换为交流电能供交流负载使用或者直接传到电网中去。

关键词：光伏并网微逆变器 ；能源；最大功率跟踪点；太阳能

Abstract

After entering the twenty-first Century, environmental and energy issues have gradually become the two major themes of the era of development. Therefore, solar energy, wind energy, tidal energy and other clean energy has received more and more attention from countries all over the world. And the solar energy itself as a kind of no pollution, renewable energy, more and more widely used. In the near future, solar energy is likely to become the mainstream alternative to fossil fuels. Micro inverter as an important part of energy use, I believe that the future development of a very broad prospects.

Micro inverter concept very early has been put forward, but initially did not cause enough attention, in recent years with the solar power generation technology development and technology progress, making micro inverter is very attractive. Micro inverters is proposed to directly to the inverter with a single photovoltaic component integration, for each PV module with a single have AC / DC conversion function and the maximum power point tracking function of the inverter modules, photovoltaic assembly emits electric can direct conversion to AC power supply AC loads or transmitted directly into the power grid.

Key words: Photovoltaic grid connected micro inverter; energy ; maximum power point tracking point; solar energy

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 微逆变器背景 1

1.3 微逆变器的国内外研究现状 5

1.4 课题研究内容 8

第2章 电路拓扑结构与设计 9

2.1 电流源型微逆变器拓扑构成 9

2.2 反激变换器主开关管电压箝位方式 9

2.3 主电路拓扑 10

2.4 非互补驱动控制的有源箝位反激工作原理 12

第3章 微逆变器硬件设计 17

3.1 效率分析和优化 18

3.1.1 关键元器件参数分析 18

3.2 光伏并网微逆变器的设计指标 21

3.3 微逆变器硬件设计 22

3.3.1主功率电路设计 22

3.3.2 驱动电路设计 28

第4章 微逆变器软件设计 28

4.1 中断设置以及各中断所处理的任务 29

4.2 微逆变器工作状态及其切换 29

4.2.1 工作状态的定义 29

4.2.2 工作状态的切换 30

第5章 建模与仿真 31

5.1 系统建模与闭环设计 32

5.1.1 逆变器的建模分析 32

5.1.2 闭环设计 33

5.2 前级反激电路的实验 34

5.3 MPPT实验 35

5.3.1 常见的MPPT策略 35

5.3.2 本文用到的MPPT策略 36

第6章 总结与展望 37

6.1 全文工作总结 37

6.2 后续工作展望 37

参考文献 38

致谢 39

第1章 绪论

1.1 研究背景

世纪之后，我们在各方面都取得了相应的成就并且取得了很大的颈部。在这些进步的后面，能源起到了巨大的作用。现实社会在无线快速发展的同时，那些可以被我们使用的不可再生资源日益减少。人类社会在不久的未来不得不面对资源短缺的问题。与此同时，不可再生的能源越来越少，需求新的能源使我们当前最重要的任务和使命。

目前的资源包括煤炭、石油、天然气，他们都是不可再生的以及水能、风能、太阳能、海洋能可再生的干净的能源。化石能源的储量就全球而言很大，但是化石能源的应用上百年，正面临资源枯竭、污染排放等十分严峻的问题。反之清洁能源的储量十分丰富，并且十分环保、可再生。我们对能源的需求越来越大，但是就不可再生能源来说，数量都是一定的，越使用越少，因此我们需要发现新的可再生的能源，才能保证我们能够拥有取之不尽，用之不竭的能源，才能保证我们的正常生活。

太阳能是数量十分巨大，并且是可再生的能源，并且可再生。我们国家一直都在研究太阳能的应用，现在已经有了很大的突破。通过几十年的努力，光伏发电技术在全世界已经得到了广泛的认可和应用。但是，光伏发电在目前仍然存在很多的缺陷，光伏组件的制造成本比较高昂，能量转化效率也非常的低。所以光伏发电相对于其它的能源来说成本十分的搞。因此提高效率是我们的主要研究方法和目标^[1]。

1.2 微逆变器背景

光伏逆变器并网系统有许多种类的结构，被应用的最多的主要有三种。第一种是有很多的光伏小部分串连组成的并式架构，可以观察下面的第一图知道它的构架。这种架构值含有一个中心位置的小型逆变器，它的功率级别是根据整个系统的功率级别来决定的。这种架构中的光伏组件都是通过串并联的方式连入直流母线的，系统中的能量通过直流母线送入到中心逆变器中去^[2]。当光伏组件被遮住的时候，它的输出特性就会发生改变。整个系统中的光伏组件很多，因此在恶劣的天气下，一定会有部分组件被遮住。如果被遮住的光伏组件在其中一串的组件中，那么它有可能是负载而不是电源，如图中的。此外，如果部分组件被遮住，系统中的曲线会出现多峰的情况，如下图中的，算法通常情况下只寻找局部最大功率点，但是它并不是实际意义上的最大功率点的话，整个光伏系统接收到的太阳能没有最大化的利用，整体的跟踪效率很低。