便携式光伏电源变换器及其控制策略

【摘要】：随着世界经济的高速发展,煤炭、石油等一次能源的快速消耗以及随之所带来的环境污染日益严重,对太阳能、风能等清洁能源的利用再次得到人们的广泛重视。所以,设计一种可由太阳能电池供电的便携式电源具有十分广阔的应用前景。现阶段多数便携式电源仅局限于较小功率的单路输出电源,并且用于电能储存的锂电池只能由市电充电。而在医疗救援,抢险救灾,野外活动等特殊场合中,由于环境复杂并且电能无法得到及时供给的情况下,仅仅由市电充电的单输出电源供电是无法完全胜任的。所以,本文设计的一种便携式光伏电源则可以发挥其巨大的作用。本文介绍了光伏发电技术以及便携式电源的重要性,详细叙述了现有产品的技术方法及其局限性。并在此基础上提出了一种新的便携式光伏电源的整体设计方案,并对其中的变换器及控制策略的原理分析和设计方法进行详细的介绍。便携电源的变换器由12V锂电池供电的多路DC-DC变换器,12V锂电变换为市电220V输出的DC-AC变换器,市电220V转12V锂电池充电的AC-DC变换器三大部分组成。DC-DC变换器采用应用最为成熟BUCK,BOOST拓扑设计;DC-AC变换器采用高频推挽升压以及DSP控制的纯正弦波逆变来达到较高转换效率和低畸变率;AC-DC变换器采用高度集成的TOPSWITCH电源芯片来得到稳定高效的锂电池充电电压。控制部分采用高性能浮点型数字信号处理器TMS320F28335,有效地提高了驱动性能和控制系统稳定性,最后完成整体电路调试及运行。 【关键词】：光伏 锂电池 便携电源 TMS320F28335
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 光伏电源的研究现状9-10
• 1.2.2 电源变换器的研究现状10-11
• 1.3 本文主要研究内容11-12
• 第二章 220V市电输出DC-AC变换器的设计12-28
• 2.1 逆变器的分类12-13
• 2.2 逆变器前级升压电路的设计13-19
• 2.2.1 升压电路的分类与选择13-14
• 2.2.2 推挽升压电路工作原理14-17
• 2.2.3 相关参数计算17-19
• 2.3 整流滤波电路的设计19
• 2.4 后级逆变电路的设计19-25
• 2.4.1 逆变电路的分类与选择19-20
• 2.4.2 全桥逆变电路的工作原理20-24
• 2.4.3 滤波电容的选型24-25
• 2.5 实验结果25-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第三章 DC-DC变换器设计28-38
• 3.1 直流升压电路28-32
• 3.1.1 升压斩波电路原理28-30
• 3.1.2 参数计算30-32
• 3.2 直流降压电路32-36
• 3.2.1 降压斩波电路原理32-34
• 3.2.2 参数计算34-36
• 3.3 实验结果36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 市电充电AC-DC变换器的设计38-42
• 4.1 单片电源及其辅助设计软件38-39
• 4.2 单片开关电源的电路设计39-40
• 4.3 实验结果40-42
• 第五章 变换器驱动电路的设计42-50
• 5.1 全桥逆变驱动电路设计42-45
• 5.2 DC-DC变换器驱动电路设计45-46
• 5.3 推挽升压驱动电路设计46-47
• 5.4 关键器件的参数选型47-48
• 5.4.1 自举电容的选择47-48
• 5.4.2 自举二极管的选择48
• 5.5 本章小结48-50
• 第六章 系统控制策略的研究50-56
• 6.1 逆变器SPWM驱动信号的生成50-53
• 6.1.1 规则采样法SPWM波生成原理及DSP实现51-52
• 6.1.2 SPWM调制波的死区时间52-53
• 6.2 系统控制闭环设计53-56
• 6.2.1 PI控制器原理53-54
• 6.2.2 PI调节离散化及程序实现54-56
• 第七章 全文总结与展望56-58
• 参考文献58-60
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果60-62
• 致谢62

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