户用型光伏并网逆变器硬件系统研究及优化

【摘要】：近些年,由于全球能源的逐渐紧张和环境污染的日益严重,清洁的可再生的太阳能越来越受到人们的重视,同时太阳能的光电转换技术也不断发展到可以大规模的应用水平了。在未来的时间里,光伏发电系统的应用有着良好的发展前景。逆变器作为光伏发电系统的核心能源转换设备,对它的研究和优化具有重要的意义。 本文着重于户用型光伏并网逆变器硬件系统的研究及优化,设计了一个性能稳定的1.5kW户用型逆变器硬件系统。其主要包括三个部分,即：Boost模块、功率因数校正(PFC)模块、逆变模块。首先,深入研究Boost电路基本原理,设计系统的Boost电路结构及元器件参数,利用PSpice建立仿真电路,同时搭建实验平台,验证Boost电路升压特性。然后,深入分析PFC模块的原理与作用,设计出PFC电路并确定该选用的元器件,通过实验证明了PFC模块很大程度上提升了系统的工作效率。第三,研究逆变电路的拓扑结构及逆变原理,设计本系统的逆变电路结构,利用Pspice建立仿真电路,搭建实验平台,仿真与实验结果表明逆变电路达到了很好的效果。这三个模块的设计中除了主电路,还要涉及到采样电路、保护电路、驱动电路及供电电路的设计。另外,在系统设计过程充分考虑到EMC优化问题,最大程度上减少电磁干扰对系统带来的影响。最后,对整个硬件系统进行长时间试验,系统运行稳定,取得了较好的实验结果。 【关键词】：户用型光伏并网逆变器 硬件系统 Boost升压模块 PFC模块 逆变模块
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题选题背景11-12
• 1.2 户用型光伏并网逆变器的发展现状12-13
• 1.3 光伏发电系统介绍13-16
• 1.4 本文研究的主要内容16-17
• 第二章 Boost模块设计17-39
• 2.1 几种常用的升压电路拓扑17-19
• 2.2 Boost电路基本原理19-25
• 2.2.1 主电路拓扑和控制方式19-20
• 2.2.2 电感电流连续工作的基本关系20-23
• 2.2.3 临界电感电流连续工作边界23-24
• 2.2.4 电感电流断续工作的基本关系24-25
• 2.3 Boost电路设计25-30
• 2.3.1 主电路设计26-27
• 2.3.2 驱动电路设计27-30
• 2.4 Boost电路在PSpice中的仿真分析30-35
• 2.5 Boost电路实验35-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 PFC模块设计39-53
• 3.1 PFC基本概述39-42
• 3.2 基于Boost电路的PFC在CCM状态下控制方法42-46
• 3.2.1 峰值电流控制42-43
• 3.2.2 平均电流控制43-44
• 3.2.3 滞环电流控制44-45
• 3.2.4 单周期控制45-46
• 3.3 PFC电路设计46-50
• 3.3.1 控制电路设计46-49
• 3.3.2 主回路设计49-50
• 3.4 实验及分析50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 逆变模块设计53-63
• 4.1 逆变电路的拓扑结构53-54
• 4.2 逆变电路调制技术54-57
• 4.2.1 双极性SPWM55-56
• 4.2.2 单极性SPWM56-57
• 4.3 逆变电路设计57-59
• 4.3.1 LC滤波器的设计58
• 4.3.2 功率管选取58-59
• 4.3.3 驱动电路59
• 4.4 逆变电路在PSpice中的仿真59-61
• 4.5 实验及分析61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第五章 关键技术设计63-76
• 5.1 辅助电源设计63-70
• 5.2 保护电路设计70-71
• 5.3 EMC优化71-74
• 5.4 整机实验74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 全文总结76
• 6.2 发展展望76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文82

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