小功率光伏逆变电源的研究

【摘要】：光伏逆变电源是将光伏电池板产生的直流电能转换成交流电能的一种装置,是光伏(离网、并网)发电系统的重要组成部分。 本文综合分析了逆变电源技术的发展现状,特别对逆变电源的拓扑结构进行了深入研究。本着体积小、逆变效率高的原则,本文确定了一种采用高频升压、全桥逆变的拓扑来实现逆变系统的方案。在此基础上,对确定的方案进行了计算机仿真。高频升压部分采用PWM控制的推挽的变换方式,这种方式相当于一个开关式稳压电源,电路结构简单、对器件性能要求较低；逆变部分利用DSP的方式实现SPWM(Sinusoidal PWM)控制算法,进而实现对逆变桥的控制,保证了控制精度,并有效的减少了谐波分量；逆变全桥由四个大功率的MOSFET构成。控制环节采用数字PI控制策略,为进一步降低谐波成分,提高输出波形质量提供保障。 对所设计的逆变电源利用PowerS im软件进行仿真,根据设计方案及仿真结果制作了样机,并进行了实验测试。实验波形和所测得数据表明：逆变电源输出的各项指标符合国家电网的要求。 【关键词】：逆变电源 SPWM 推挽升压 PI控制 光伏发电
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 光伏发电系统概述10-11
• 1.2 光伏逆变技术国内外发展现状11-13
• 1.3 本文完成的主要工作13
• 1.4 论文结构13-15
• 2 电压源高频逆变技术15-26
• 2.1 常见的DC-DC变换电路15-18
• 2.2 常见的DC-AC变换电路18-19
• 2.2.1 半桥式DC-AC变换电路18
• 2.2.2 全桥式DC-AC变换电路18-19
• 2.3 单相SPWM调制方式介绍19-22
• 2.3.1 单相单极性SPWM逆变19-20
• 2.3.2 单相双极性SPWM逆变20-21
• 2.3.3 SPWM的生成方法21-22
• 2.4 应用于逆变器的典型数字控制策略22-26
• 2.4.1 数字PID控制法22
• 2.4.2 滑模变结构控制法22-23
• 2.4.3 无差拍控制法23-24
• 2.4.4 重复控制法24-25
• 2.4.5 模糊控制法25-26
• 3 逆变系统方案设计26-32
• 3.1 总体电路设计26
• 3.2 直流升压电路设计26-28
• 3.3 逆变电路设计28-31
• 3.3.1 逆变桥设计28-29
• 3.3.2 SPWM生成及Power MOSFET驱动电路设计29-31
• 3.4 过流、过载保护电路设计31-32
• 4 逆变系统控制策略设计32-38
• 4.1 基于DSP的主体控制32-33
• 4.2 基于DSP的SPWM控制方法33-34
• 4.3 数字PI控制算法34-36
• 4.3.1 增量数字PI算法34-35
• 4.3.2 控制参数的确定35-36
• 4.4 系统保护报警36-38
• 5 系统仿真及实验结果分析38-46
• 5.1 系统仿真38-41
• 5.1.1 升压部分仿真实验38-39
• 5.1.2 逆变电路仿真实验39-41
• 5.2 实验结果分析41-44
• 5.2.1 直流升压电路实验41-42
• 5.2.2 逆变电路实验42-43
• 5.2.3 系统联调实验43-44
• 5.3 仿真与实验结果比较分析44-46
• 6 结束语46-47
• 参考文献47-49
• 作者简历49-51
• 学位论文数据集51

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