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[2018年IEEE国际学生电气、电子与计算机科学会议(SCEECS) - 印度博帕尔(2018.2.24-2018.2.25)] 2018年IEEE国际学生电气、电子与计算机科学会议(SCEECS) - 一种用于混合光伏/燃料电池/电池独立供电系统的五电平PWM逆变器

DOI：10.1109/SCEECS.2018.8546859 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 基于可再生能源（RES）的发电因全球环境问题而成为最佳选择之一，尤其适用于岛屿、山区等离网负荷区域——这些地方目前主要依靠柴油发电机供电。本文通过案例研究展示了一种高效光伏（PV）发电与多电平逆变器集成的方案，以确保用户端获得稳定电力。采用基于扰动观察法（PO）的最大功率点跟踪（MPPT）技术来获取光伏系统的最大输出功率。然而光伏发电存在昼夜辐照度大幅波动的控制难题，该问题可通过混合光伏发电系统解决，即结合蓄电池和燃料电池作为辅助电源与光伏单元协同运行。独立运行的混合光伏-固体氧化物燃料电池（SOFC）-蓄电池发电系统的直流输出，经单相多电平变换器逆变后用于单相负载供电。相较于三电平逆变器，该方案能提供更低的总谐波失真（THD）。
作者： Shiv Shankar Yadav，K.S. Sandhu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

展示一个高效光伏（PV）发电与多电平逆变器集成的混合光伏/燃料电池/电池独立供电系统案例研究，确保用户端电力稳定并相较于三电平逆变器降低总谐波失真（THD）。

研究成果

采用五电平PWM逆变器的光伏-固体氧化物燃料电池-电池混合系统能有效提供稳定电力，并与三电平逆变器相比降低总谐波畸变率。扰动观察法MPPT技术成功追踪光伏阵列的最大功率。仿真结果证实该系统适用于独立运行应用场景，较低的谐波畸变改善了电能质量。未来工作可包括硬件实现及在不同环境条件下的测试。

研究不足

该研究基于MATLAB/Simulink仿真而非实际实验，可能未涵盖所有实际变化和损耗。逆变器拓扑结构与控制方式针对特定设计系统，未探讨其可扩展性或与其他可再生能源的集成。总谐波失真降低效果仅在给定配置中得到验证，未包含进一步优化或其他类型逆变器的对比。

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