独立光伏系统逆变电源研制

【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,光伏发电系统将在我国拥有更广阔的发展空间。逆变电源是光伏发电系统的重要部件,其性能对光伏系统的应用产生较大影响。目前,国内纯正弦波输出逆变电源主要采用工频变压器升压输出,这种逆变器体积大、笨重、价格也较高,难以适应技术发展和市场需求。为此,本文提出采用“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。整个系统设计分为硬件和软件两方面,其中硬件分为直流升压环节和逆变环节。 在直流升压环节,本文采用电压电流双反馈,避免了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。控制器为UC3846电流型控制芯片。论文也详细讨论了高频变压器的设计,滤波元器件参数选择。 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arm7系列单片机LPC2132,生成SPWM波并监控系统状态。 在软件设计中,采用瞬时电压反馈,并采用PI控制算法,从而产生高质量的电压输出波形,减小输出电压中的谐波含量。论文阐述了软件设计总体思想构架,并给出部分程序代码。最后,给出额定功率为1.0KVA的单相逆变器样机的试验波形。 【关键词】：光伏发电 开关电源 推挽电路 IPM 逆变器 SPWM
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 太阳能光伏发电技术8-9
• 1.1.1 太阳能光伏发电的优点8
• 1.1.2 光伏发电应用现状及前景8-9
• 1.2 光伏发电系统9-11
• 1.2.1 光伏发电的基本原理9-10
• 1.2.2 光伏发电系统的分类10-11
• 1.3 课题内容11
• 1.4 论文结构11-13
• 第二章 独立光伏系统方案设计13-21
• 2.1 独立光伏发电系统的组成13
• 2.2 光伏发电系统容量设计13-16
• 2.2.1 蓄电池设计方法14-15
• 2.2.2 光伏组件方阵设计15
• 2.2.3 设计的校核15-16
• 2.3 光伏系统逆变电源设计16-20
• 2.3.1 光伏发电系统对逆变电源的要求16
• 2.3.2 逆变电源基本工作原理16-17
• 2.3.3 光伏发电系统中逆变器主电路比较17-18
• 2.3.4 升压环节拓扑结构比较18-19
• 2.3.5 逆变器控制方案比较19-20
• 2.3.6 光伏发电逆变电源的系统结构20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 直流升压电路设计21-33
• 3.1 推挽升压电路分析21-23
• 3.1.1 推挽变换器原理介绍21-22
• 3.1.2 推挽电路变压器磁状态22-23
• 3.2 推挽升压电路设计23-28
• 3.2.1 升压环节主电路23
• 3.2.2 控制电路设计23-26
• 3.2.3 电流检测和过流保护26
• 3.2.4 过欠压保护电路26-27
• 3.2.5 电压采样隔离反馈电路27-28
• 3.3 电路参数选择28-32
• 3.3.1 变压器设计28-30
• 3.3.2 功率MOSFET 选择30
• 3.3.3 整流器件选择30-31
• 3.3.4 输出滤波电感、电容选择31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 逆变电路设计33-43
• 4.1 逆变环节主电路33
• 4.2 功率逆变桥电路的设计33-36
• 4.2.1 功率模块IPM 内部功能机制34-35
• 4.2.2 功率模块IPM 连接35-36
• 4.3 控制电路设计36-41
• 4.3.1 控制芯片简介37-38
• 4.3.2 SPWM 波的产生和实现38-40
• 4.3.3 输出电压恒值控制40-41
• 4.4 交流输出电压检测电路41-42
• 4.5 保护电路设计42
• 4.5.1 输入电压过压欠压保护42
• 4.5.2 过热保护、短路保护42
• 4.6 本章小结42-43
• 第五章 系统软件设计43-51
• 5.1 主程序设计43-45
• 5.1.1 初始化子程序设计43-45
• 5.1.2 过欠压检测处理45
• 5.2 中断服务程序设计45-49
• 5.2.1 故障中断服务子程序45-46
• 5.2.2 定时器0 中断服务子程序46-49
• 5.3 软件设计中几个关键问题处理49-50
• 5.3.1 运算数据的处理49-50
• 5.3.2 WDT 抗干扰50
• 5.4 本章小结50-51
• 第六章 实验结果及展望51-53
• 6.1 实验结果51-52
• 6.2 结论52
• 6.3 问题和展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-55
• 作者在学期间发表论文清单55-56
• 附件一 逆变电源原理图56-57

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