单相离网微型光伏逆变器的研制

【摘要】：微型逆变器是分布式光伏发电系统的核心组件,其工作效率的高低、输出波形的好坏、寿命长短等因素直接影响发电系统的性能,对此本文设计了一种纯正弦波形输出的微型光伏逆变器。在研究了微型光伏逆变器基本原理的基础上,设计了一种电压控制型的两级式结构逆变器。该两级式结构分为前级DC-DC变换器和DC-AC变换器,其中前级DC-DC变换器实现电压的升高,后级DC-AC变换器实现电压的逆变。论文首先分析了前级DC-DC变换器与后级DC-AC变换器的工作原理,设计了一种适合两级结构的控制策略。建立了前级DC-DC变换器、后级DC-AC变换器以及逆变器整体的仿真模型,并使用Matlab软件进行了仿真。搭建了微型光伏逆变器的硬件电路,编写了控制程序。其中,DC-DC变换器主电路采用了有源钳位反激变换器和倍压整流电路的电路结构,DC-AC变换器主电路采用了全桥逆变和串联LC滤波的电路结构。并针对电路的要求设计了驱动电路,用来驱动电路中的功率开关管。同时为了实现DC-DC变换器和DC-AC变换器的闭环控制,设计了检测电路,用以检测光伏组件输出电压、直流母线输出电压、交流输出电压和交流输出电流。控制器采用DSP控制芯片,用C语言编写了前级和后级电路的控制算法,实现了闭环控制。控制程序主要包括前级、后级的主程序、AD采样程序、PWM生成程序以及SPWM生成程序。最后,在实验室对所设计的微型光伏逆变器进行了实验,并对输出波形进行了分析。 【关键词】：微型光伏逆变器 反激 全桥 DSP
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 微型光伏逆变器研究现状12-14
• 1.3 离网微型逆变器的拓扑及主要设计指标14-17
• 1.3.1 离网微型逆变器的拓扑14-16
• 1.3.2 离网微型逆变器的主要设计指标16-17
• 1.4 本文主要内容17-19
• 2 微型离网光伏逆变器方案分析19-35
• 2.1 DC-DC变换器19-25
• 2.1.1 反激式变换器19-22
• 2.1.2 倍压整流电路22-23
• 2.1.3 钳位电路23-25
• 2.1.4 DC-DC变换器整体方案25
• 2.2 DC-AC变换器25-29
• 2.2.1 全桥逆变电路25-27
• 2.2.2 吸收电路27-28
• 2.2.3 滤波电路28-29
• 2.2.4 DC-AC变换器整体方案29
• 2.3 微型逆变器的控制策略29-33
• 2.3.1 DC-DC变换器控制策略30-32
• 2.3.2 DC-AC变换器控制策略32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 3 离网微型光伏逆变器的仿真验证35-43
• 3.1 DC-DC变换器仿真35-37
• 3.1.1 PWM驱动模型35-36
• 3.1.2 DC-DC变换器仿真模型36-37
• 3.2 DC-AC变换器仿真37-40
• 3.2.1 SPWM驱动模型37-39
• 3.2.2 全桥逆变模型39-40
• 3.3 微型光伏逆换器整体仿真40-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 离网微型光伏逆变器的硬件设计43-57
• 4.1 DC-DC变换器43-49
• 4.1.1 DC-DC变换器功率电路43-47
• 4.1.2 DC-DC变换器驱动电路47-48
• 4.1.3 DC-DC变换器检测电路48-49
• 4.2 DC-AC变换器49-54
• 4.2.1 DC-AC变换器功率电路49-51
• 4.2.2 DC-AC变换器驱动电路51-53
• 4.2.3 DC-AC变换器检测电路53-54
• 4.3 辅助电源电路54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 离网微型光伏逆变器的软件设计57-67
• 5.1 DC-DC变换程序设计57-62
• 5.1.1 DC-DC变换闭环控制策略57
• 5.1.2 DC-DC变换控制程序57-62
• 5.2 DC-AC变换程序设计62-66
• 5.2.1 DC-AC变换闭环控制方案62-63
• 5.2.2 DC-AC变换控制程序63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 6 实验调试结果与分析67-73
• 6.1 实验平台介绍67
• 6.2 实验结果分析67-71
• 6.2.1 PWM驱动波形分析67-68
• 6.2.2 直流母线输出电压波形分析68-69
• 6.2.3 SPWM驱动波形分析69-70
• 6.2.4 交流输出波形分析70-71
• 6.3 本章小结71-73
• 7 总结与展望73-75
• 7.1 工作总结73
• 7.2 工作展望73-75
• 参考文献75-79
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果79-83
• 学位论文数据集83

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