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学校代码：10406分类号：TM615学号：110085210011南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）单相离网光伏逆变器研究与设计硕士研究生：夏伟导师：刘斌副教授申请学位级别：硕士学科、专业：控制工程所在单位：信息工程学院答辩日期：2014年6月授予学位单位：南昌航空大学DesignandResearchofaSingle-PhaseOff-GridPhotovoltaicInverterADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnControlTheoryandControlEngineeringByXiaWeiUndertheSupervisionofProf.LiuBinInformationEngineeringCollegeNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2014南昌航空大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航空大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。签名：日期：南昌航空大学硕士学位论文使用授权书本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）签名：导师签名：日期：南昌航空大学硕士学位论文摘要I摘要人类社会随着科技的进步正在飞速的发展，与此同时对能源的需求量逐渐增多，而当前全球所储存的能源正越加短缺，而且造成的一系列坏的影响正在威胁着人们的生存方式。于是新型可持续绿色能源将是一个前景广阔的研究方向。太阳能正是属于其中，光伏发电由此而生，它以清洁无污染、取之不尽用之不竭的巨大储存、资源普遍而无地域限制等优点而成为当前研究最为广泛的绿色能源之一。本课题以单相离网光伏逆变器为研究对象，对其进行了研究与设计。本文的主要研究内容有：1、分析对比了光伏逆变器的主电路的各种拓扑结构，主要分析研究了BOOST升压电路和全桥逆变电路。并同时分析对比了了逆变器的多种调制方式和控制策略，最终采取双极性SPWM调制和PI+重复控制策略。2、在对各种拓扑分析了的基础上对系统主电路进行建模分析，对逆变器的前级升压电路和后级逆变电路分别作了详细的建模分析，对滤波器进行了设计。3、在理论分析的基础上，设计了2.5kVA单相离网逆变器样机，对样机的各个模块的硬件进行了详细分析与设计，包括了DC/DC直流变换器与DC/AC逆变电路以及系统其他关键硬件部分，缓冲电路、驱动电路、采样电路等。并对系统几个主要功率器件进行了损耗分析。4、最后对样机进行了实验验证，通过相关测试仪器观测不同的负载条件下各个电压和电流波形来验证实验结果。实验表明此光伏逆变器设计基本达到预期目标。关键词：单相离网光伏逆变器，BOOST升压电路，全桥逆变电路，逆变器损耗南昌航空大学硕士学位论文AbstractIIAbstractHumansocietywiththeprogressoftechnologyandscienceisinrapiddevelopment,thedemandforenergyincreasesgreatlyatthesametime.Nowtheworldstoredenergyisincreasinglyshortage,andaseriesofbadinfluencesarethreateningpeople'ssurvivalway.Thenthemodelofsustainablegreenenergywillbeapromisingresearchdirection.Solarenergyisoneofthem.Itsadvantagestoclean,inexhaustible,beinexhaustiblehugestorageresourceswidelyandnogeographicalrestrictionsbecomeoneofthemostwidelyusedgreenenergy.InthispaperweresearchanddesignthesinglephasegridPVinverterastheresearchobject.Themainresearchcontentsofthispaperareasfollows:1.Analyzeandcontrastthetopologyofthemaincircuitofinverter.Andatthesametime,takethebipolarSPWMmodulationandPI+repetitivecontrolstrategyafteranalysisandcomparisonofthevariousmodulationmodeandcontrolstrategyofinverter.2.Basedonthetopologyanalyzethemaincircuitofthesystem.Frontstageboostercircuitoftheinverterandthesecondinvertercircuitarerespectivelyanalyzeddetailedmodelinganddesignthefilterlast.3.Designaprototypeof2.5kVAsinglephaseinverteronthebasisoftheoreticalanalysis.Eachmoduleoftheprototypehardwareareanalyzedanddesignedindetail,includingtheDC/DCconverterandDC/ACinvertercircuitandotherkeyhardwaresystem,thebuffercircuit,drivecircuit,samplingcircuitetcforexample.Andanalyzethemaincomponentsofthepowersystemloss.4.Finallytheprototypeisintheexperimentalverification.Verifytheexperimentalresultsthroughtherelevanttestinginstrumentobservationofdifferentloadconditionsofvariousvoltageandcurrentwaveforms.Theexperimentsshowthatthephotovoltaicinverterbasicdesigntoachievethedesiredobjectives.Keywords:single-phaseoff-gridPVinverter,BOOSTcircuit,thefullbridgeinvertercircuit,theinverterloss南昌航空大学硕士学位论文目录III目录摘要...................................................................................................................................................IAbstract.............................................................................................................................................II目录................................................................................................................................................III第1章绪论....................................................................................................................................11.1课题研究背景和意义.........................................................................................................11.2国内外发展状况和趋势.....................................................................................................31.2.1国外发展状况和趋势..............................................................................................31.2.2国内研究现状..........................................................................................................41.3光伏发电系统的结构.........................................................................................................41.4本文主要内容.....................................................................................................................5第2章光伏逆变系统概述.............................................................................................................72.1逆变系统拓扑简介.............................................................................................................72.1.1直流变换器拓扑......................................................................................................72.1.2逆变器拓扑..............................................................................................................82.2调制方式.................................................