便携式光伏逆变器设计

【摘要】：在家庭户外旅行,野外医疗,特种作业场合,需要便携式移动电源来为重要负载供电。目前市场上的光伏类移动电源系统普遍具有设备笨重,充电模式单一,在光照发生突变的情况下,光伏电源输出能力不稳定的缺点。研究“便携式光伏移动电源”关键技术,在自然灾害、军事、医院等场合有广阔的应用前景。本课题研究的是非隔离光伏逆变结构,主电路使用智能功率模块搭建,智能功率模块可靠性高,集开关管,驱动,保护电路于一体,设计简单可靠,本课题采用的功率模块可工作在更高频率,将减小逆变器设备的滤波器体积,使得光伏电源更加便携。本课题提出针对光照突变以及最大功率点附件扰动的最大功率追踪算法,给出相应的原理说明,数学模型和算法流程图。文中对最大功率追踪电路和单相逆变器电路进行了小信号建模分析,并且设计了相应的控制器,在数学分析软件Mathcad中验证了设计的PI控制器的合理性。本课题设计光伏逆变器样机一套,其中涉及到硬件和软件方面内容。本论文具体工作内容包含:硬件设计和软件设计。硬件分为智能功率模块用法,磁性元件设计,供电电源设计,检测电路和信号调理电路设计,软件主要是基于DSP28335算法程序的编程实现。课题研制出便携式光伏移动电源样机一套,可作户外便携式移动电源使用,可稳定输出220V/50Hz电压且电流波形畸变率小,样机在2015年上海国际工业博览会上展示且获高校区二等奖。 【关键词】：便携式移动电源 最大功率追踪 光伏逆变器 小信号建模
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 本课题研究的背景和意义10
• 1.2 国内外便携式光伏逆变器研究现状10-12
• 1.3 便携式移动电源设计指标12
• 1.4 论文主要研究工作12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 光伏逆变器的结构和原理14-18
• 2.1 光伏发电系统构成14-15
• 2.2 光伏逆变器基本拓扑结构15-17
• 2.2.1 按是否隔离分类15-16
• 2.2.2 按功率变换的级数分类16-17
• 2.3 本设计选用拓扑及原因17
• 2.4 本章小结17-18
• 第三章 光伏逆变系统的最大功率追踪18-27
• 3.1 光伏电池等效电路和数学模型18-20
• 3.2 光伏最大功率追踪原理20-21
• 3.3 光伏最大功率追踪常用MPPT策略21-22
• 3.4 本课题提出的光伏最大功率追踪算法22-26
• 3.5 本章小结26-27
• 第四章 光伏逆变器的建模与控制策略27-41
• 4.1 MPPT变换器建模27-31
• 4.2 单相逆变器建模31-35
• 4.3 逆变器控制参数的设计35-40
• 4.3.1 瞬时值内环参数设计35-38
• 4.3.2 平均值外环的设计38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 光伏逆变器的硬件和软件设计41-62
• 5.1 主回路参数计算及器件选型41-46
• 5.2 光伏逆变器供电系统46-47
• 5.3 光伏逆变器IGBT驱动方案47-50
• 5.4 辅助电源设计50-56
• 5.5 电流电压检测及信号调理电路设计56-59
• 5.6 功率电感设计59
• 5.7 软件设计59-61
• 5.7.1 控制单元框图结构59-60
• 5.7.2 软件设计与实现60-61
• 5.8 本章小结61-62
• 第六章 系统调试及其实验结果分析62-72
• 6.1 实验概述62-63
• 6.2 实验过程63-71
• 6.2.1 功率电感测试63-64
• 6.2.2 MPPT电路的调试64-69
• 6.2.3 单相逆变器的调试69-71
• 6.3 本章小结71-72
• 第七章 总结与展望72-74
• 7.1 论文总结72
• 7.2 工作展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79

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