本文關鍵詞：基于平面集成技術的并網(wǎng)逆變器LCL濾波器研究

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【摘要】：自從18世紀蒸汽機發(fā)明,人類進入工業(yè)化之后,以石油、煤炭為代表的化石能源消費需求量與日俱增,一方面,在帶來了極大工業(yè)文明的同時,也隨之帶來了氣候變暖,環(huán)境污染等相關生態(tài)問題;另一方面,由于化石能源的儲量有限,且不可再生,能源危機即將到來。發(fā)展清潔與可再生能源已迫在眉睫。這時以太陽能,風能為代表的分布式能源進入人類視野。由于其具有可持續(xù),清潔等特點,近些年分布式能源在全世界范圍內(nèi)都有較為長足的發(fā)展。而分布式能源由于其自身特性,產(chǎn)生的電能有直流、交流,且諧波含量大,并不能直接接入電網(wǎng)。此時就需要逆變裝置和濾波裝置將分布式能源有效地接入電網(wǎng)。本文研究的單相并網(wǎng)濾波器就是其關鍵技術之一。首先,論文對單相并網(wǎng)逆變器輸出端的諧波進行了分析。具體諧波含量由開關管的控制方式和頻率決定,說明了在逆變器并網(wǎng)過程中L型和LCL型濾波器的有效性。然后針對并網(wǎng)的入網(wǎng)電流需要達到國際與國內(nèi)標準,以及需要同時兼顧濾波器性能、功率因數(shù)和損耗等要求,在盡量滿足以上限制條件的情況下,分別設定電容、電感、阻尼電阻、諧振頻率設計的基本原則。從而以一臺功率為600W的并網(wǎng)逆變器為對象,設計了LCL濾波器的各項關鍵參數(shù),制作了一套分立式LCL濾波器。接著論文對LCL型濾波器的數(shù)學模型進行定性分析,說明其對諧波抑制的有效性。通過軟件仿真平臺設計了一套600W的單相并網(wǎng)逆變系統(tǒng),驗證了之前對LCL型濾波器關鍵參數(shù)設計的正確性。同時對比了當電感量相同的條件下,LCL型濾波器比L型濾波器有更好的濾波效果。其次,論文針對分立式LCL濾波器存在體積大,功率密度低的缺陷,提出了一種新型平面集成式LCL濾波器結(jié)構。采用鐵氧體材料的E型磁芯的中柱與PLT磁芯充當電感鐵心,通過平面磁集成技術實現(xiàn)了對兩個電感與一個電容的集成。并以一臺600W的并網(wǎng)逆變器為對象,制作出了一套平面集成式LCL濾波裝置。之后,論文同樣針對分立式LCL濾波器存在的缺陷,提出了另一種新型平面集成式LCL濾波器結(jié)構。分別采用E型磁芯的兩側(cè)邊柱與PLT磁芯充當鐵心,通過平面磁集成技術實現(xiàn)了對兩個電感與一個電容的集成。通過600W的并網(wǎng)逆變實驗平臺,詳細介紹了設計過程,并制作出一套平面集成式LCL濾波裝置。最后,搭建了一套600W的單相并網(wǎng)逆變實驗平臺,分別對單L型,分立式LCL型及兩種平面集成型的LCL濾波器進行了測試。比較了它們的各項性能,驗證了前文的理論推導和設計。
【關鍵詞】：并網(wǎng)逆變器 LCL濾波器 平面集成 參數(shù)設計
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM464;TM761
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.1.1 分布式能源系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展10
• 1.1.2 并網(wǎng)逆變器在分布式發(fā)電中的應用10-11
• 1.2 并網(wǎng)濾波器11-13
• 1.3 開關電源中的平面磁集成技術的發(fā)展及現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 磁集成在LCL濾波器中的應用15-16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容和意義16-18
• 1.4.1 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 1.4.2 本文研究意義17-18
• 第2章 LCL濾波器參數(shù)設計18-42
• 2.1 單相并網(wǎng)逆變器輸出波形的諧波分析18-21
• 2.2 LCL濾波器的參數(shù)設計21-28
• 2.2.1 電容設計22-23
• 2.2.2 電感參數(shù)設計23-24
• 2.2.3 諧振頻率設計24-26
• 2.2.4 阻尼電阻設計26-28
• 2.3 分立式LCL濾波器的設計28-33
• 2.3.1 LCL濾波器參數(shù)設計28-29
• 2.3.2 分立式LCL濾波器設計流程29-30
• 2.3.3 設計分立式電感30-33
• 2.4 軟件仿真搭建33-34
• 2.5 軟件仿真34-41
• 2.5.1 電流型并網(wǎng)模型分析34-36
• 2.5.2 控制策略分析36-37
• 2.5.3 軟件仿真模型的建立37-39
• 2.5.4 軟件仿真結(jié)果與分析39-41
• 2.6 本章小結(jié)41-42
• 第3章 基于平面集成LCL濾波器設計42-62
• 3.1 基于平面集成的LCL濾波器方案Ⅰ42-55
• 3.1.1 集成LCL的結(jié)構分析42-45
• 3.1.2 平面集成式LCL濾波器的結(jié)構設計45-46
• 3.1.3 平面磁芯的選擇46-49
• 3.1.4 平面繞組的匝數(shù)49-51
• 3.1.5 平面集成繞組的氣隙設計51-52
• 3.1.6 平面集成電容的設計52-55
• 3.2 基于平面集成的LCL濾波器方案Ⅱ55-61
• 3.2.1 平面磁芯的選擇57-58
• 3.2.2 平面繞組的匝數(shù)58
• 3.2.3 平面集成繞組的氣隙設計58-60
• 3.2.4 平面集成電容的設計60
• 3.2.5 設計校核60-61
• 3.3 本章小結(jié)61-62
• 第4章 軟件仿真及實驗平臺搭建62-69
• 4.1 實驗平臺搭建62-68
• 4.1.1 直流輸入單元62-63
• 4.1.2 逆變單元63-65
• 4.1.3 單L型與三種LCL型濾波器65-67
• 4.1.4 實驗結(jié)果與分析67-68
• 4.2 本章小結(jié)68-69
• 第5章 總結(jié)展望69-71
• 5.1 本文工作總結(jié)69
• 5.2 未來展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及研究成果75

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本文編號：1115200