采用双控制器的离网光伏逆变器研究

【摘要】：离网型光伏逆变器是独立式光伏发电系统的核心设备之一,本文从变换器的结构、检测电路、控制策略等方面进行研究,设计了一种离网型小功率光伏逆变器。 本文在研究离网型小功率光伏逆变器结构的基础上,确定了推挽正激DC-DC变换器和全桥式DC-AC变换器的两级式功率主电路,以及采用双控制器的方案。通过Matlab/Simulink工具设计了推挽正激DC-DC变换器+全桥式DC-AC变换器的功率主电路仿真模型,使用PWM和SPWM分别作为前后级功率开关管的驱动信号,对其进行了仿真分析,明确了逆变器的参数。 搭建了硬件电路,编写了控制程序。硬件电路主要包括两级式功率变换器、DC-DC变换器、DC-AC变换器、检测电路、直流母线信号调理电路、主控制器电路、辅助电源等。控制程序主要包括直流电压采样与处理、PWM信号产生、SPWM信号发生、交流输出电压和电流采样与处理,以及主控程序等。 制作了实验室样机并进行了实验,从而来验证上述的方案中的样机是否满足达到了设计要求,最终从实验的数据与实验波形分析可以看到样机研究取得了满意的结果。 【关键词】：离网型光伏逆变器 双控制器 SPWM 控制 推挽 变换器
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 离网型小功率光伏逆变器的研究现状12-14
• 1.2.1 国内外研究现状12-14
• 1.2.2 逆变器的技术发展方向14
• 1.3 离网型小功率光伏逆变器设计的关键环节14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 2 离网型光伏逆变器的设计方案17-31
• 2.1 硬件设计方案17-26
• 2.1.1 逆变器拓扑结构设计17-18
• 2.1.2 功率变换器设计18-24
• 2.1.3 控制电路方案24-25
• 2.1.4 检测及驱动电路方案25
• 2.1.5 辅助电源电路方案25-26
• 2.1.6 硬件总体方案26
• 2.2 软件设计方案26-30
• 2.2.1 前级控制器控制策略设计26-27
• 2.2.2 后级控制器控制策略设计27-29
• 2.2.3 控制总体设计29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 离网型光伏逆变器的仿真设计31-41
• 3.1 功率变换器模型与工作原理31-34
• 3.1.1 DC-DC变换器与工作原理31-34
• 3.1.2 DC-AC变换器及工作原理34
• 3.2 功率主电路模型34-35
• 3.3 功率开关管驱动电路模型35-36
• 3.3.1 前级推挽PWM驱动模型35-36
• 3.3.2 后级推挽SPWM驱动模型36
• 3.4 离网型逆变器整体模型36-37
• 3.5 仿真结果分析37-40
• 3.5.1 前后级MOSFET驱动信号仿真结果37-39
• 3.5.2 直流母线电压仿真结果39
• 3.5.3 交流输出电压仿真结果39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 离网型光伏逆变器的硬件电路设计41-65
• 4.1 功率主电路设计41-50
• 4.1.1 推挽正激式DC-DC变换器设计41-49
• 4.1.2 全桥式DC-AC变换器设计49-50
• 4.2 检测及驱动电路设计50-56
• 4.2.1 输入/输出电压检测50-54
• 4.2.2 MOSFET驱动电路设计54-56
• 4.3 辅助电源设计56-62
• 4.3.1 辅助电源电压电流双环反馈原理分析56-57
• 4.3.2 反激变压器原理分析与设计57-60
• 4.3.3 辅助电源EMC设计60-62
• 4.4 控制器板设计62-63
• 4.4.1 前级控制器63
• 4.4.2 后级控制器63
• 4.5 本章小结63-65
• 5 离网型光伏逆变器的控制程序设计65-75
• 5.1 前级控制器程序设计65-69
• 5.1.1 主程序65-67
• 5.1.2 A/D采样子程序67-68
• 5.1.3 PWM生成程序68-69
• 5.2 后级控制器程序设计69-74
• 5.2.1 主程序69-71
• 5.2.2 A/D采样子程序71-72
• 5.2.3 SPWM生成程序72-74
• 5.3 本章小结74-75
• 6 样机实验与实验结果分析75-81
• 6.1 样机实验75-77
• 6.1.1 实验设备75-76
• 6.1.2 实验环境76-77
• 6.2 实验结果分析77-80
• 6.2.1 推挽PWM驱动波形分析77-78
• 6.2.2 推挽升压直流母线电压波形分析78
• 6.2.3 全桥SPWM驱动波形分析78-79
• 6.2.4 交流输出分析79-80
• 6.3 本章小结80-81
• 7 总结与展望81-83
• 7.1 工作总结81
• 7.2 工作展望81-83
• 参考文献83-87
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果87-91
• 学位论文数据集91

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