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《河北工业大学》 2016年
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基于SiC功率器件的微型光伏逆变器的研制

刘爽  
【摘要】:环境污染及传统化石能源的日渐枯竭,已然成为当今制约人类社会发展的重要因素之一,而诸如太阳能、风能等绿色可再生能源的发展将成为解决环境和能源安全问题的关键。太阳能凭借其储量巨大、分布广泛、清洁环保等诸多优点而备受青睐。分布式光伏并网系统相较集中式光伏发电无论在可靠性、效率或是在占地面积等方面都具有较大优势,因此其近年来得到了快速发展。而微型逆变器作为分布式光伏发电系统的核心,它的可靠性及效率将对整个光伏系统起到至关重要的作用。电力电子开关器件是微型逆变器的重要组成部件,其性能将直接影响逆变器效率。相对传统硅(Si)材料的开关器件,新型碳化硅(SiC)材料功率器件因其耐高温、耐高压、损耗小等优点而适合应用在高频、高效率的场合。基于以上背景,本文研制了一台基于SiC功率器件的微型逆变器样机,旨在提高微型逆变器的效率。论文首先对微型逆变器及SiC功率器件的发展及现状进行了论述,文中重点对两级式拓扑结构微型逆变器进行了介绍,并分析了DC/DC及DC/AC的工作原理,分别选择有源钳位反激拓扑结构和全桥逆变拓扑结构作为微型逆变器的主功率电路。同时对比分析SiC功率器件与Si功率器件的特性差异,针对SiC MOSFET的特性提出其驱动电路的设计要点。论文完成了对微型逆变器的硬件设计及系统控制策略的研究,其中硬件主要包括SiC MOSFET驱动电路、DC/DC、DC/AC主电路及相应调理电路;控制策略包括最大功率点跟踪(MPPT)、SPWM调制技术、电压电流双闭环并网控制。论文最后通过SiC逆变器样机给出了并网实验及效率对比实验的验证结果,并进行了数据分析。并网实验结果表明,此实验样机可以很好的实现单位功率因数并网;效率对比实验结果显示,在相同功率输入的情况下,SiC逆变器效率均高于Si逆变器,逆变器效率由93.4%提升到了94.3%。实验结果最终表明,此采用SiC功率器件的微型逆变器样机效率得到有效提升。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM464

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【参考文献】
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