发布时间 : 星期五 文章输出并联组合型双Cuk逆变器研究更新完毕开始阅读147da306964bcf84b9d57b4b
参考文献 ............................................................................................................. 45 致谢 ..................................................................................................................... 47 附录1 .................................................................................................................. 48 附录2 .................................................................................................................. 52 附录3 .................................................................................................................. 55 附录4 .................................................................................................................. 62 附录5 .................................................................................................................. 69
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第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 课题背景
能源是人类经济和文化进步的动力源泉，对于人类来说是必不可少的。尤其是现在，它已经成为全球社会生存和发展的必需品。在目前的能源结构中，人类主要是利用煤和石油等化石燃料。可是，这些化石燃料在地球上的储量是非常有限的，已不能满足人类日益增长的需求。另外，伴随着对能源的过度开发产生的环境问题也日益严重。比如说在煤的开采过程中产生的粉尘，以及煤燃烧的过程中产生的 CO2、SO2等气体将会严重污染环境，使得酸雨和温室效应的现象更为严重。据权威人士预计：全球的平均气温每10年将升高大约约 0.2℃，到2100年时全球的平均气温将升高到 13.5℃，这将会对人类的生存带来极大的威胁。
因此，人类将眼光逐渐的投向了可再生能源发电。到目前为止，世界上发展较好又有应用前景的可再生能源包括太阳能、风能等。其中，由于太阳能发电装置具有安装简易、运行成本低、无污染等优点，太阳能已经成为最具有发展潜力的新型的可再生清洁能源。太阳能发电技术发展得很快，目前主要有两种形式：光热利用和光伏发电利用。光热利用具有成本低、效率高、方便等优点，然而能量不利于传输只能就地使用，这就限制了它的应用；光伏发电利用以电能形式为最终的表现形式，具有传输方便、通用性强、可存储等优点，并且制造太阳能电池板的材料硅的储量也很丰富。因此，太阳能发电系统将会在人类的生活中发挥巨大的作用。
光伏并网逆变器是将太阳能光伏电池板中的电能通过变换器转换为符合电网规范的交流电再接入电网的装置，在光伏并网系统中起着能量变换及控制的作用。它的结构和性能影响着整个光伏并网系统的安全、稳定、能量转换效率及使用寿命。因此，光伏并网逆变器拓扑结构的研究对光伏并网发电系统的发展有着重要意义。而本文研究的输出并联组合型双Cuk逆变器就是一种既能够升压也能够降压，并且没有隔离变压器的新型单级单相逆变器。
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燕山大学本科生毕业设计（论文） 1.2 背景技术
与传统的能源相比，可再生能源和新能源发电装置的输出功率具有波动性和随机性的特点，具体表现在它们提供的直流电压的变化范围比较宽。并且对于光伏阵列、燃料电池和小型风力发电机来说，还具有输出电压等级比较低的特点。然而传统的逆变器一般都是Buck型降压变换器结构，其直流侧输入的电压要高于交流侧输出的电压峰值，不能满足可再生能源和新能源发电技术的需要。
对此，传统的解决方案有两种，一种是在逆变器的前面加一级DC/DC变换器，以提高逆变器的直流侧输入电压然而级数的增加肯定会降低整体的效率。另一种解决方案是隔离型方案，就是在变换器中入加升压变压器来提高电压等级同时也实现电气隔离，但是变压器的加入也将会增加系统的成本并影响整体的变换效率。显然，能够直接实现可升、降压变换的非隔离单极型方案会更加符合可再生能源和新能源发电技术的需要。
1.3 非隔离型单级逆变器研究现状
构建具有升、降压功能的逆变器有两种思路：一种就是在传统的桥式电路前面加入无源网络结构；另一种是将具有升、降压功能的DC/DC电路进行组合而成。下面就对这两种方式进行介绍。
1.3.1 加入无源网络的单级逆变器
常规的电压型逆变器的直流通道上如果加入了无源阻抗网络，逆变器的工作状态就可以增加，它就具备了升、降压的功能。无源阻抗网络的结构是多种多样的，其中Z源逆变器是最常见的，如图 （1—1）所示。可以看出，该电路是由电感和电容组成的无源阻抗网络（L1=L2，C1=C2）和全桥逆变器构成的。当光伏阵列的电压低于电网电压的峰值时，由于阻抗网络的作用，就可以使S1和S2或者S3和S4两个桥臂直通，从而使Z源逆变器实现升压的功能，此时逆变器工作在Boost的状态；而当光伏阵列的电压高于电网电压的峰值时，Z源逆变器就工作在Buck的状态。所以不论光伏阵列的电压是高于还是低于电网电压的峰值，由该逆变器组成的光伏并网系统都能正常工作。
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