600W光伏逆变器的研究

【摘要】：随着全球经济的发展,能源短缺和环境污染的问题日益严重,人们对自然资源的利用问题也越发重视起来。太阳能作为自然界的可再生能源,具有无污染,可持续利用等优点,利用太阳能转换为电能提供给交流负载使用成为其中重要的课题。本文设计了一种600W光伏逆变器的实现方案,并进行了电路的搭建和样机调试。 首先,论文简要的叙述了光伏逆变电源的结构特点及发展状况,展望了它的应用前景。其次,阐述了光伏逆变原理,分析比较了几种常见升压电路及逆变电路拓扑的优缺点,最终选择以推挽电路作为升压主电路,全桥电路作为逆变主电路的电路拓扑结构。 论文给出了电路重要部分参数的具体设计过程,对DC-DC升压电路中的关键部分高频变压器进行了重点设计。在实际应用中根据实测数据对变压器的具体参数做了修正,并指出了变压器制造过程中影响性能指标的关键因素和解决办法。推挽升压电路中采用SG3525控制器设计PWM驱动电路,产生28KHz的方波驱动功率开关管RU190N80,并在设计中加入了开关电路,保证前后级电路可以独立安全的调试。在全桥逆变电路环节,采用了一种新型的SPWM控制方案,主控芯片为TDS2285,利用芯片内部程序实现高精度SPWM控制。对TDS2285控制器的外围电路进行合理的分析和设计,包括电源检测电路,稳压电路,保护电路以及报警电路等,产生符合要求的SPWM波,通过TLP250光耦芯片驱动MOSFET IRF460并加入死区补偿,有效的减少了高频率场合下,死区时间对逆变器输出电压谐波分量的影响。最后经过滤波电路输出纯正弦波。 最后对各部分电路进行了PCB版图设计,通过焊接安装,搭建了实验平台,经过调试改进,完成了一台功率600W,输出220V/50Hz交流电的逆变电源。通过进行带载和空载试验,并对比分析,验证了系统所采用逆变方案的可行性及稳定性,达到了预期的设计指标。 【关键词】：光伏发电 推挽升压 全桥逆变 SPWM TDS2285
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究太阳能发电的背景与意义10-11
• 1.1.1 目前能源形势10-11
• 1.1.2 太阳能资源11
• 1.1.3 太阳能的利用方式11
• 1.2 国内外光伏发电的现状及发展11-16
• 1.2.1 国外光伏发电的现状及发展12-14
• 1.2.2 国内光伏发电的现状及发展14-16
• 1.3 论文的主要内容16-17
• 第2章 光伏逆变基本原理17-28
• 2.1 光伏发电系统原理与分类17-18
• 2.1.1 光伏发电的基本原理及分类17
• 2.1.2 光伏发电系统分类17-18
• 2.2 逆变系统的基本结构18-20
• 2.2.1 输入电路19
• 2.2.2 输出电路19
• 2.2.3 控制电路19-20
• 2.2.4 辅助电源20
• 2.2.5 保护电路20
• 2.3 DC-DC 变换器20-23
• 2.3.1 桥式变换器拓扑概述21
• 2.3.2 桥式变换器拓扑21-23
• 2.4 DC-AC 逆变器23-28
• 2.4.1 电流型逆变器和电压型逆变器24-26
• 2.4.2 单级逆变器及内高频环逆变器26-28
• 第3章 前级DC-DC 升压电路设计28-40
• 3.1 主电路拓扑结构确定28
• 3.2 推挽电路工作原理28-30
• 3.3 DC-DC 驱动电路设计30-32
• 3.3.1 SG3525 芯片简介30-31
• 3.3.2 SG3525 的工作原理31-32
• 3.3.3 振荡电路设计32
• 3.4 DC-DC 驱动电路实物32
• 3.5 输入输出滤波电路设计32-34
• 3.5.1 输入滤波电容设计32-33
• 3.5.2 输出滤波电感设计33
• 3.5.3 输出滤波电容设计33-34
• 3.6 主电路变压器的设计与制作34-40
• 3.6.1 正激式变压器34
• 3.6.2 变压器设计34-38
• 3.6.3 变压器制作38-40
• 第4章 后级逆变电路设计40-55
• 4.1 正弦脉宽调制技术SPWM 原理与方式40-44
• 4.1.1 SPWM 的基本原理40-41
• 4.1.2 正弦脉宽调制的控制方式41-42
• 4.1.3 SPWM 的生成方法42-44
• 4.2 SPWM 驱动设计44-48
• 4.2.1 SPWM 芯片选择44-46
• 4.2.2 电源检测电路设计46
• 4.2.3 稳压电路设计46-47
• 4.2.4 保护电路设计47
• 4.2.5 报警电路设计47-48
• 4.3 死区电路设计48-49
• 4.3.1 逆变器死区的产生及影响48-49
• 4.3.2 PWM 波死区时间设置49
• 4.3.3 死区电路设计49
• 4.4 MOSFET 光耦驱动电路设计49-51
• 4.4.1 光耦TLP25049-50
• 4.4.2 驱动外围电路设计50-51
• 4.5 SPWM 驱动板实物51
• 4.6 逆变主电路设计51-53
• 4.6.1 逆变功率开关管参数设计51-52
• 4.6.2 吸收回路设计52-53
• 4.7 辅助电源设计53-55
• 4.7.1 整流滤波电路53-54
• 4.7.2 线性稳压电路54-55
• 第5章 调试步骤及实验结果分析55-61
• 5.1 样机安装步骤55-56
• 5.1.1 功率主板安装55-56
• 5.1.2 DC-DC 驱动板安装56
• 5.1.3 SPWM 驱动板安装56
• 5.2 整机调试56-57
• 5.2.1 前级调试56-57
• 5.2.2 后级调试57
• 5.2.3 联机调试57
• 5.3 实验结果分析57-61
• 5.3.1 SPWM 波形分析57-58
• 5.3.2 DC-DC 功率管D 极波形58
• 5.3.3 输出电压波形58-59
• 5.3.4 电参量测试59
• 5.3.5 谐波分析59-60
• 5.3.6 整机调试现场60-61
• 第6章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录167-68
• 附录268-71
• 详细摘要71-76

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