太阳能并网光伏微逆变器的设计

【摘要】：新型光伏微逆变器因其具有简单的拓扑结构,体积小,效率高等优点,使其得到了越来越广泛的关注。本课题重点对并网光伏微逆变器的反激电路和全桥逆变电路、软开关技术、并网控制方式进行了研究,主要研究包含以下内容：1)分析了传统光伏并网发电系统的结构和并网逆变器的结构,介绍了并网微逆变器的发展及应用和关键技术。研究并分析了光伏并网微逆变器的主电路设计框架和工作原理。2)详细分析了反激电路的工作原理以及主要器件参数设计方法。本课题中设计了并联交错反激电路,分析了并联反激交错电路的工作原理和控制方法。然后分析了全桥逆变电路的工作原理、控制方式和主要元件设计思想。对微逆变器控制模块进行了详细设计说明和并网控制策略进行了分析。3)分析了软开关技术在逆变器的应用与发展。在反激电路中通过设计软开关单元,减小了开关损耗,提高了系统工作频率、提高了抗干扰性；对功率管的死区问题进行了分析,为防止同一桥臂的功率导通,通过DSP死区控制模块对死区时间进行设置。4)采用浮点DSP芯片TMS320F28335作为核心控制器,对主功率电路和控制模块进行了设计,完成了微逆变器系统原理图设计和PCB制版。对TMS320F28335的ePWM模块、eCAP、A/D等模块进行了重点研究,在CCS集成开发环境下完成程序控制程序的编写与调试。本文设计了光伏微逆变器,对系统的功能进行了测试。测试结果表明,太阳能并网光伏微逆变器的设计方案可行,能够完成逆变功能。 【关键词】：微逆变器 反激电路 软开关技术 DSP
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究的背景及意义9-13
• 1.1.1 课题的研究背景9-10
• 1.1.2 课题的研究意义10-13
• 1.2 光伏微逆变器的国内外发展现状13-14
• 1.2.1 国外逆变器发展现状13-14
• 1.2.2 国内逆变器发展现状14
• 1.3 课题的研究主要内容14-15
• 1.4 并网逆变器标准要求15-17
• 2 并网光伏微逆变器系统总体方案设计17-23
• 2.1 并网逆变器拓扑方案分析及选择17-19
• 2.2 微逆变器的拓扑结构19-20
• 2.3 光伏微逆变器总体结构设计20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 微逆变器主功率电路的研究与分析23-37
• 3.1 反激电路工作原理与设计23-27
• 3.1.1 单端反激电路工作原理23-25
• 3.1.2 并联交错反激电路25-27
• 3.2 并联交错反激电路软开关设计27-31
• 3.2.2 反激软开关电路29-30
• 3.2.3 交错并联反激电路工作原理30-31
• 3.3 逆变全桥控制策略及算法31-34
• 3.3.1 全桥式逆变电路及等效模型31-32
• 3.3.2 生成SPWM的方法32
• 3.3.3 并网双环控制策略32-33
• 3.3.4 功率管死区问题33-34
• 3.4 基于反激电路的MPPT控制34-36
• 3.5 防孤岛保护36
• 3.6 本章小结36-37
• 4 主功率电路主要参数设计37-50
• 4.1 并联交错反激电路参数设计37-40
• 4.1.1 隔离变压器设计37-38
• 4.1.2 反电路中功率管的最大击穿电压Uds和最大电流38-39
• 4.1.3 整流二极管参数设计39
• 4.1.4 谐振参数计算39-40
• 4.2 全桥电路主要原件参数设计40
• 4.2.1 功率管选择40
• 4.2.2 输出滤波电路设计40
• 4.3 光伏微逆变器系统各模块设计40-48
• 4.3.1 电源模块设计41-42
• 4.3.2 功率驱动电路设计42-44
• 4.3.3 直流和交流信号采集电路44-46
• 4.3.4 光伏组件欠压报警电路46-47
• 4.3.5 同步频率跟踪电路设计47
• 4.3.6 通讯接口设计47-48
• 4.4 电路抗干扰设计48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 并网微逆变器系统控制软件设计50-58
• 5.1 软件开发环境50-51
• 5.2 系统软件功能结构51
• 5.3 系统程序主流程图51-53
• 5.4 系统模块程序53-56
• 5.4.1 模拟量采集53-54
• 5.4.2 控制波形生成程序设计54-55
• 5.4.3 系统通信程序55-56
• 5.5 MPPT最大功率功率点跟踪算法软件流程图设计56-57
• 5.6 本章小结57-58
• 6 实验结果分析58-61
• 6.1 光伏并网微逆变器样机参数58
• 6.2 基于TMS320F28335ePWM生成实验58
• 6.3 驱动电路输出波形测试58-59
• 6.4 并联交错反激输出端测试59-60
• 6.5 微逆变器输出端测试60-61
• 7 结论与展望61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 致谢68-71
• 附录71

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