太阳能发电系统正弦波逆变电源的研制

【摘要】： 太阳能作为一种巨量的可再生能源，是目前大量应用的化石能源的主要替代能源之一，是人类可利用的最直接的清洁能源之一，因此开发利用太阳能具有重大的战略意义。本文设计并研制了一台独立的太阳能逆变电源，结构简单、低成本、效率高、输出电压的质量高，系统的动态响应速度快。 传统的户用逆变电源通常在后级采用工频变压器来实现升压和电气隔离。这种逆变技术虽然性能可靠，但是仍然存在着许多不足之处：系统体积重量大，携带不便，功率密度低，容易出现工频噪音，而目前铜价高涨造成的工频变压器成本的增加也使工频逆变电源费用大大升高。 针对传统工频逆变器的缺点和不足，本文采用高频逆变技术，以DC/DC前级升压取代工频变压器后级升压；后级逆变环节采用单相全桥主电路，采用具有比例前馈校正环节的比例积分调节控制策略，实现低压直流输入，标准市电输出。下面是本文所做的主要工作: 在比较全桥、半桥及推挽三种拓扑各自特点的基础上，采用推挽变换器作为前级DC/DC升压电路，并实现各种保护功能。 采用前馈加反馈的复合控制策略，使系统的电压、频率精度、快速性基本满足要求。逆变电路采用单极性正弦脉宽调制方式，设计了电压电流双闭环反馈控制稳定输出交流电压。文中详细地介绍了电压电流双闭环控制的原理和结构设计，并建立了全桥逆变电路的数学模型,对控制系统进行了仿真分析,得到输出电压正弦度高、稳定性好，负载突变时系统动态响应速度得到大大提高，符合了设计目的。 本文详细的分析了该逆变电源的工作过程，并建立了逆变主电路的数学模型。最后对该逆变电源进行了计算机仿真，验证了其可行性和有效性。 【关键词】：正弦 高频逆变 推挽 控制器 脉宽调制
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• §1-1 太阳能利用的背景和意义8-9
• §1-2 太阳能光伏发电系统简介9-10
• 1-2-1 太阳能发电原理9
• 1-2-2 太阳能光伏发电系统的组成9-10
• §1-3 光伏电池结构原理10-13
• 1-3-1 光伏电池的分类10-11
• 1-3-2 光伏电池的原理及结构11-12
• 1-3-3 光伏发电系统的分类12-13
• §1-4 本课题所做的主要工作13-14
• 第二章 现代电源发展概况14-19
• §2-1 现代电源的分类14-17
• 2-1-1 交流稳压电源14
• 2-1-2 UPS及交流净化电源14-15
• 2-1-3 工业电源的发展15
• 2-1-4 直流开关电源15
• 2-1-5 软开关－PWM功率变换器15-16
• 2-1-6 分布电源技术的发展16
• 2-1-7 功率因数校正技术16-17
• §2-2 逆变电源现状17-19
• 2-2-1 现代逆变技术分类17
• 2-2-2 逆变电源波形控制技术17-19
• 第三章 PWM波形工作原理19-24
• §3-1 PWM波形的基本原理19-20
• §3-2 SPWM波的生成原理分析20-24
• 3-2-1 自然法生成SPWM波20-21
• 3-2-2 规则采样法生成SPWM波21
• 3-2-3 单相SPWM逆变器数学模型21-22
• 3-2-4 PWM型逆变电路的控制方式22-23
• 3-2-5 逆变器输出电压的谐波分析23-24
• 第四章 逆变电源主电路设计24-53
• §4-1 太阳能逆变电源的设计要求24-25
• §4-2 逆变电源系统DC/DC部分的设计25-35
• 4-2-1 电路拓扑结构确定25-26
• 4-2-2 推挽电路工作原理26-28
• 4-2-3 PWM控制芯片SG3525简介28-29
• 4-2-4 推挽变换器控制电路设计29-30
• 4-2-5 推挽变换器反馈部分设计30-31
• 4-2-6 变压器的设计31-34
• 4-2-7 输入滤波电容设计34
• 4-2-8 输出滤波电感设计34-35
• 4-2-9 输出滤波电容设计35
• §4-3 逆变电源系统DC/AC部分设计35-53
• 4-3-1 逆变主电路架构及功能35
• 4-3-2 桥式逆变器基本原理35-36
• 4-3-3 全桥逆变器数学模型36-39
• 4-3-4 逆变电源主电路图39-40
• 4-3-5 三角波产生电路40-42
• 4-3-6 标准正弦波产生电路42-43
• 4-3-7 SPWM产生电路43-48
• 4-3-8 过流保护电路48
• 4-3-9 交流电压采样电路48
• 4-3-10 交流电流采样电路48-49
• 4-3-11 输出LC滤波器设计49-50
• 4-3-12 闭环控制电路50-53
• 第五章 仿真及结果53-55
• §5-1 仿真工具简介53
• §5-2 仿真电路及结果53-55
• 第六章 结论55-56
• §6-1 总结55
• §6-2 下一步的工作55-56
• 参考文献56-58
• 致谢58

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