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1、HUNAN UNIVERSITY毕业设计(论文)设计论文题目：基于Z源逆变光伏并网技术 学生姓名：学生学号：专业班级：电自一班学院名称：电气与信息工程学院指导老师：学院院长： 200年 月 日湖南大学毕业设计(论文) 第 页 摘 要光伏发电的并网是现如今太阳能光伏发电发展研究的热点，而其中逆变器作为DC to AC的重要部件在光伏并网发电当中起到了重要的作用，由于现有的电压型逆变器以及电流型逆变器在原理上并不能满足我们的实际要求，因此，本论文运用了一种新型的Z源逆变器，它能够克服电压型以及电流型逆变器在这里的局限性，主要体现在逆变器和主电路之间的直通并利用这个使他成为一个既能升压又能降压的逆变
2、器。本论文在深层分析了Z源逆变器的电路结构以及工作原理重点分析了Z源逆变器工作在电压模式的工作，对于电压型Z源逆变器的电路参数进行了分析，研究了基于Z源逆变器的光伏并网控制方案并选取了合适方案解决问题关键词：新型Z源逆变器，光伏并网，矢量脉宽调湖南大学毕业设计(论文) 第 页 Based on Z-source inverter PV grid technologyAbstractPV grid is now a hot research development of solar photovoltaic power generation，Which inverter DC to AC as
3、an important component in photovoltaic power generation which played an important role，As the existing voltage inverter and a current source inverter in principle does not meet the requirements of our actual，therefore, this paper uses a new Z-source inverter, it can overcome the voltage and current-
4、type inverter here limitations, mainly straight between the inverter and the main circuit and use this to make he became both a buck and can boost inverter.Key words：The new Z-source inverter；PV grid ；Vector pulse width modulationThis paper analyzes the circuit in the deep structures and works Z-sou
5、rce inverter analyzes the Z-source inverter operates in voltage mode, the voltage-Z source inverter circuit parameters were analyzed based on research Z source Inverter PV grid-control program and choose the right solutions to the problem湖南大学毕业设计(论文) 第 页 目 录1 绪论1 1.1 课题的背景以及目的1 1.2 国内外对其研究状况21.3 本课题
6、研究方法31.4 论文构成及研究内容42 Z源逆变器.52.1 传统逆变器分析5 2.2 新型Z源逆变器的分析72.2.1 新型Z源逆变器的结构82.2.2 新型Z源逆变器的性能及优点8 1.绪论1.1课题的背景及其目的自从迈入21世纪，世界各国不断发展，逐渐繁荣起来。在崭新的时代中，依然还有许多问题亟待解决，比如能源问题。现在，一些地区能源短缺严重，急需发展新能源。而太阳能作为一种几乎取之不尽用之不竭的新能源，又有着其他能源所没有的清洁性和普遍性，所以，太阳能的开发已经越来越受到人们的重视了发展到现在太阳能光伏发电系统可以归类为三类，第一类是孤岛光伏蓄电系统，这是人们映像中典型的太阳能应用方
7、式。在国内外应用已有一段时间，发展较为成熟，主要的优点是系统特别简单，有着广泛的适应性。限制了其使用范围的原因是由于是孤岛，需要维持系统的蓄电池太大。第二种是本文涉及到光伏并网发电系统，当用本系统发电量不足以供给用户使用时，系统就会向市电购电，而当光伏系统尚有余力时，就可通过电网反馈其他用户。在有着电网的支撑下，该系统省掉了维持系统稳定的蓄电池，从而使其有了更好的适应环境的能力，大大降低造价。第三种则将前面的两者混合，这种系统介于上述两个方案之间。这种系统有极强的适应性，但是其经济负担也因为运用的器件而大大增多。现如今太阳能光伏的主要发展前景就是并网，因此能够并网的太阳能发电技术代表了光伏的发
8、展方向，是新世纪最有前景的能源转换技术。1.2国外对其研究状况近几年，光伏发电在国际上的发展十分迅速，美、日、欧都制定了宏伟的发展蓝图。国际上的光伏发电正在由偏远地区个别应用逐渐向建筑供电和并网发展并逐渐普遍，地位也从可有可无向替代能源，光伏发展大致可以分为以下几个阶段：1）1954恰宾等人在实验室第一次制作出有实用价值单晶硅型太阳电池，效率为6。也是在这一年，威克尔首次发现GaAs具有光伏效应，并且通过在玻璃片上沉积的CdS薄膜，制成了太阳电池。太阳电池自此开始了它的发展历程。2）1973年的中东战争让引起的第一次石油危机让世界意识到开发新能源迫在眉睫，开发利用太阳能的热潮再度兴起。美国19
9、73年的阳光发电计划这个政府级计划成立了太阳能开发银行促成了太阳能产业的商业化。1978年美国建造了100kwp级别太阳能发电站，1974日本也不甘落后的公布了自己的阳光计划3）20世纪80年代左右，世界石油大幅下降，各国对于新能源开发的热情大幅下降，光伏发电也随之进入低谷。4）2000年左右，随着矿石的燃烧，温室效应的加剧又让各国想起了搁置下来的清洁能源开发，世界环境和发展大会签订的条约让大家开始重新审视新能源这个方向。光伏发电在国际领域的合作开始变得广泛，1993，日本重拾阳光计划，1997年美国提出了新的名为克林顿总统百万太阳能屋顶计划的发展方向，1998年效率高达25%的单晶硅太阳能电
10、池出现在澳大利亚UNSW大学5） 新的21世纪，世界范围内原油价格疯狂上涨08年原油价格上涨到了00年的近5倍，发展新能源迫在眉睫。许多工业发达国家政府加大了对新能源开发的支持力度，太阳能的发电机容量出现了井喷式的增长。，值得一提的是，中国借此机会，一跃成为世界上第一大光伏电池生产国。1.3国内研究状况我国开始对这方面的研究始于1958年，50多年的不断研究，我国的光伏发电技术已经是具有一定的水平了，中国的光伏发电市场近年来发展也是十分迅速，03年底，累计装机容量可以达到55MW，并网发电占据了其中的4%。到了04年，我国光伏电池组件产量大约100MW。其中，我国著名项目有 1.1989年至2
11、001年我国在海拔4500m以上的青藏高原建设了25到100千瓦县城级光伏电站总功率420kW 2.在塔克拉玛干沙漠建设了横贯沙漠的输油气管道阴极保护光伏电源系统7座，总功率40kw。 3.兰西光缆通信工程建设了总功率100多kW多达26座光伏电源系统 4.2000年西藏三年建成了50多小型光伏电站，分布在38个无电乡。 5.2002到2004国家的家电下乡在西部建设了风、光混合发电系统总功率达到20MW 6.截止到03年底，西藏、新疆、青海，甘肃、四川、内蒙等地区安装了家庭用光伏发电系统多达41万套总功率达到20MW.由此我们可以看到，光伏发电在我国前景一片大好，但是宏观来看，和发达国家相比
12、仍然有着一定的差距1.我国硅材紧缺2.生产规模小，自动化的水平也不如国外3.生产的技术水平还是较低4.核心部件大部分还是依靠国外进口，国内生产此类产品水平较低5.成本依旧居高不下6.相关规范还是较少1.4太阳能利用未来设想举例：太阳帆飞船：光是由没有静态质量但有动量的光子构成的，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力，虽然单个光子所产生的推力极其微小，但如果太阳帆面积很大则太阳帆飞船可以获得很大的速度。太阳帆飞船正是利用光子的撞击力来获得运动速度的宇宙飞行器。太空电站：把一座太阳能发电站送到离地面36000千米的静止轨道上去，在那里
13、，无数巨大的太阳能电池板把阳光转变为电流，然后将集中起来的电流转变为微波送给地面的一个接收天线，再将微波转换成电流供用户使用。1.5本课题的主要研究内容1） 首先对比传统逆变器与Z源逆变器，然后详细分析Z源逆变电路结构，原理，等效电路图，以及最重要的控制方法。2） 制定光伏并网中Z源逆变器的控制方案并分析了具体的每个环节。3） 建立空间调制矢量的模型并列出计算流程，通过软件进行仿真进行分析4） 制定本系统适合的最大功率跟踪分析方案5） 根据并网控制需要控制的目标得出Z源逆变器的控制方案 2.Z源逆变器2.1传统逆变器传统的DC/AC包括有电压型逆变器以及电流型逆变器2.11电压型逆变器电压型逆变器结构图如图一所示 图一.电压型逆变器结构图图一展示了电压型逆变器的结构，直流电压源提供电源，接着三相逆变桥完成逆变过程然后供给交流负载，简单粗暴实用。然而他有几个缺点：1） 这种逆变器只能够串联阻抗负载，否则不能正常工作。2） 只能降压，如果有电压升高的要求，只能通过外接变压器实现，增加了额外的器件意味着成本，故障率，维修难度的增加3） 逆变桥的桥臂上下不允许直通，否则瞬间“爆炸”，引起崩溃。2.12电流型逆变器 图二.电流型逆变器结构图电流型逆变器由理想电流源供电通过逆变桥转换成交流电然后接入交流负载。电流源逆变器同样有着一些不足1） 电流源逆变器的负载不能是电容，换句话说只
