论文总字数：22683字

摘 要

中国现在作为能源消费和生产的大国，对于常规的化石能源的消耗越来越大，能源安全和能源紧缺现在已经成为必须解决的核心战略问题。与此同时，化石能源所带来严重的环境污染问题已经影响到人们的正常生活；所以发展新能源和可再生能源是一个全球性的事关人类未来的重大课题，也是一个需要大力研究和发展的事关国家未来的重要领域。太阳光伏发电是利用硅这种半导体材料将光能直接转换成电能的一种发电技术，发电过程简单，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染[^[1]]。相对于化石能源消耗所引起的环境污染和发电效率低、建设成本高等问题。光伏发电则具有发电质量高、安全可靠无污染、建设周期也较短等优点。在整个光伏发电系统和产业中，逆变器的研究与实现又是一个核心环节,合理的电路结构、严格的器件筛选、保护功能、高转换效率等是光伏并网逆变器必须要具有的要求。

论文首先介绍了光伏产业最近的发展与需求，然后概括了近年光伏并网逆变器的研究现状，对几种逆变器电路结构进行了比较。根据本论文课题的要求，先采用了前级DC/DC boost电路来进行升压工作。虽然可以成功升压至400V，但这就要求占空比达到0.9以上，考虑到其升压倍数最多是8，所以又分析研究了全波倍压整流电路。分析了变换器的工作原理，并且经行了仿真验证。后级就利用传统的DC/AC全桥逆变器的这样一个结构。其中主要进行了DC/DC电路的各个工作模态的分析，各个元器件的参数的选择以及AC/DC逆变电路的分析，最后利用SABER软件进行了仿真验证得到各个电压波形。

关键词：新能源 两级式 逆变器 SPWM控制 闭环控制 saber仿真

1. Research and Realization of The two-stage Inverter

Abstract

China, the second largest economic entity in the world, is a great country in producing and consuming energy. With more consumption in regular fossil energy, energy safety and shortage has been the core strategic problem having to be solved. At the same time, fossil energy has brought serious environmental pollution, which has affected people’s daily life. Therefore, to develop new energy and renewable energy that is at the sage is an important field which matters our country’s future. More efforts should be spared to study and develop in the field. Most of the present projects about new energy have been put into practice. For example, photovoltaic power generation, wind power generation, garbage power and so on.

China has a wide lighting coverage and has enough time to absorb sunshine. Especially some high plateaus are abundant in solar energy. Compared with the problems of environmental pollution, low generation efficiency and low cost caused by consuming fossil energy, photovoltaic power generation has many merits such as high generation quality, safety, no noise, short period of developing. Thus, solar energy generation is new direction to develop new energy. However, in the whole system and industry of photovoltaic power generation, it is a core process to study and realize inverter. But the inverter must meet many requirements, reasonable circuit structure, and strict selection in components, protective function and high transfer efficiency. First of all, the paper introduces the recent development and demands of photovoltaic industry. Then it summarizes the current research condition of photovoltaic grid-connected inverter in recent years.

By comparing circuit structures of some kinds of inverter, the structure of former lever DC/DC boost circuit with a voltage follower level DC/AC after full bridge inverter is finally deployed. The voltage follower’s main function is electric isolation. That process mainly includes analyzing every working pattern of DC/DC circuit, selection on every component’s parameter and analyzing the AC/DC inverter circuit. In the end, the voltage waveform shapes by emulation proof with the software SABER.

Key Words: new energy, two-stage form, inverter, PWM control, simulation

目录

摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1新能源发展与逆变器研究的背景 1

1.1.1目前世界能源状况和环境问题 1

1.1.2 逆变器市场规模以及未来的发展 2

1.2逆变器的研究与现阶段的发展 3

1.2.1单级逆变器 3

1.2.2二级（级联）逆变器控制系统⁴ 4

1.2.4基于Boost的两级式光伏逆变系统 6

1.3本文主要研究的内容 6

第二章 两级式倍压整流逆变器的原理分析与设计

2.1 逆变器的主电路拓扑

2.2前级DC/DC变换器原理分析与参数设计

2.2.1 BOOST电路原理 8

2.2.2 BOOST电路电感、电容等元件的参数计算 9

2.3前级DC/DC变换器闭环控制策略

2.3.1 简单的PWM控制原理及波形的产生 10

2.3.2 比例积分（PI）控制 11

2.4 DC/DC变换器SABER原理图及验证

2.5 二极管倍压整流技术

2.5.1 二极管倍压整流电路分析及实验仿真

2.6 DC/AC逆变器器分析与设计

2.6.1逆变电路的基本工作原理 16

2.6.2逆变电路的类型 17

2.6.3全桥逆变电路的工作原理及SPWM技术 18

2.7本文全桥逆变电路的控制策略

2.7.1 后级控制电路的几种模型 22

2.7.2 DC/AC 主要控制过程的实现 24

2.8 逆变电路的闭环仿真验证

2.9 本章小结

第三章 系统输出滤波器的选择及纹波的抑制

3.1 滤波器工作原理及作用

3.2 电源滤波器的设计

3.2.1滤波器参数的计算与设计

3.3 系统纹波问题分析

3.3.1 纹波的简介 32

3.3.2 抑制纹波的一般方法 33

3.1 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 全文总结

4.2 未来的发展研究方向

参考文献

致谢

1. 第一章 绪论

1.1新能源发展与逆变器研究的背景

1.1.1目前世界能源状况和环境问题

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