独立式太阳能光伏逆变电源的研制

【摘要】： 近年来,光伏发电技术有了广泛的应用,随着我国新能源法的颁布,光伏发电系统在我国拥将有更广阔的发展空间。为了将太阳能电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电,逆变电源成为光伏发电系统的重要组成部分,其性能对光伏系统的应用产生较大影响。 本文采用“推挽电路+高频升压+全桥逆变”的逆变电源设计方案,有助于降低系统体积并提高系统效率。整个设计分为硬件和软件两部分,其中硬件分为直流升压环节和逆变环节。在直流升压环节,采用电压电流双反馈,可以避免高频变压器磁偏饱和问题,同时增加了系统稳定性和动态响应速度,控制器使用电流型控制芯片UC3846。文中还详细讨论了高频变压器的设计,滤波元器件参数选择等。在逆变环节,本文采用IPM集成功率模块,简化了驱动电路设计。由于IPM自带欠压保护、短路保护功能,增加了系统抗干扰能力。控制芯片采用价格便宜、性能优越的51系列单片机AT89C51,结合单相SPWM生成芯片SA838和A/D转换芯片ADC0809生成SPWM波并监控系统状态。在软件设计中,采用PI控制算法计算控制调制幅度值,控制调节开关管的导通和关断时间发生变化,使输出电压稳定在220V。 最后,论文给出了调试与实验结果,验证了本文所采用的逆变思想的可实现性,且控制电路简单,结构紧凑,在一定程度上降低了成本,提高了可靠性。 【关键词】：光伏发电 直流升压 逆变电路 SA838 SPWM PI控制
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 能源形势8
• 1.2 太阳能光伏发电的优点8-9
• 1.3 光伏发电应用现状及前景9-10
• 1.4 逆变器的发展趋势10-11
• 1.5 本课题的意义与任务11-12
• 1.6 论文结构12-13
• 2 基本原理13-28
• 2.1 光伏发电的基本原理和分类13-15
• 2.1.1 光伏发电基本原理13
• 2.1.2 光伏发电系统的分类13-15
• 2.2 独立光伏发电系统的组成和容量15-18
• 2.2.1 独立光伏发电系统组成15-16
• 2.2.2 光伏发电系统容量16-18
• 2.3 逆变电源技术及其原理18-24
• 2.3.1 逆变电源技术分类18-19
• 2.3.2 光伏发电系统对逆变电源的要求19
• 2.3.3 逆变电源基本工作原理19-20
• 2.3.4 光伏发电系统中逆变器主电路的基本形式20-21
• 2.3.5 升压环节拓扑结构比较及电路分析21-24
• 2.3.6 逆变器控制方案比较24
• 2.4 SPWM 控制技术及其原理24-27
• 2.4.1 SPWM 控制的基本原理25
• 2.4.2 单极性和双极性SPWM 控制方式25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 逆变电源的软硬件设计28-56
• 3.1 光伏发电逆变电源的系统结构28-29
• 3.2 直流升压电路设计29-37
• 3.2.1 升压环节主电路29
• 3.2.2 控制电路设计29-31
• 3.2.3 保护电路设计31-32
• 3.2.4 电压采样隔离反馈电路32-34
• 3.2.5 直流升压电路参数选择34-37
• 3.3 逆变电路设计37-48
• 3.3.1 逆变环节的主电路38
• 3.3.2 功率逆变桥电路的设计38-42
• 3.3.3 控制电路设计42-46
• 3.3.4 采样电路及A/D 转换电路46-47
• 3.3.5 输入欠压保护电路设计47-48
• 3.4 逆变电源的软件设计48-55
• 3.4.1 PI 控制原理48-50
• 3.4.2 系统控制程序设计50-55
• 3.5 本章小结55-56
• 4 调试与实验结果56-61
• 4.1 系统软硬件调试56-59
• 4.2 实验结果59-60
• 4.3 本章小结60-61
• 5 结论61-62
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 附录65-66

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