6KVA光伏逆变器的设计

【摘要】：改变了人类世界的三次工业革命过程中,都是以化石能源为主要依托。经过几百年的开采和使用,化石能源日渐枯竭,同时,全球环境问题也日趋严峻。为了经济的可持续发展,为了保护我们共同的家园,为了人类世界的可持续发展,开发、发展和使用可再生能源成为时代的主题。已发现的能源中,绝大部分来自于太阳,因此,直接利用太阳能是最直接,最高效而又不会破坏地球环境的取能方式。光伏领域的研究已成为新能源领域的兵家必争之地。 6KVA光伏逆变供电系统,可提供家庭、商铺、小型服务站等日常使用,并且有较高的可靠性,同时绿色环保。它可以利用太阳能光伏阵列发电装置产生的能源,供家用电器、电脑、照明、通信设备等使用。可作为应急电源,用于野外作业、紧急突发应急停电时使用。 传统工业应用中的两电平光伏逆变器,一般存在开关损耗大,直流电压利用低等诸多问题。本文采用了T型三电平作为光伏供电系统逆变部分的主电路,分析了其工作原理,证明了T型三点平逆变器具有效率高,干扰低,稳定性较传统的两电平要好等特点。 本论文所设计的6KVA光伏逆变器,选用DSP处理器进行开关器件以及反馈等方面的控制。随着DSP、ARM以及FPGA等芯片技术的飞速发展,全数字化控制在生产应用中已逐步成为了主流,大功率电力电子器件的控制也将朝着数字化、智能化以及网络化的方向飞速发展。将DSP的数字控制技术应用于6KVA光伏逆变器当中,不但有利于简化系统的硬件电路结构,缩短样机的开发周期,提高系统的稳定性、可靠性等多方面的性能,同时还有利于实现系统的智能化以及复杂的控制策略。 本文首先阐述了本课题研究的背景及其意义,光伏逆变器的研究现状和趋势。接着,详细设计了6KVA系统的主电路及其辅助电路。然后,根据全数字化的控制性能等要求,选取了TMS320F2808作为系统的控制核心,并设计了控制系统的软件部分。最后,研制出一台6KVA的数字化光伏逆变器的样机,对其关键的性能进行了测试,并详细分析了相关的实验波形。实验结果验证了系统设计的可行性。 【关键词】：光伏 新能源 三电平 逆变器
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• CONTENTS10-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 课题背景与意义13-14
• 1.2 太阳能利用优势14-15
• 1.3 光伏发电技术15
• 1.4 国内外光伏发电技术研究现状15-17
• 1.4.1 国外光伏发电技术研究现状15-16
• 1.4.2 国内光伏发电技术研究现状16-17
• 1.5 三电平变换器的研究现状17-19
• 1.6 双向的DC/AC选型19-24
• 1.6.1 单相半桥逆变电路19-20
• 1.6.2 逆变三电平“I”字型和“T”字型电路的比较分析20-24
• 1.6.3 最终拓扑选型24
• 1.7 本课题研究内容24-25
• 第二章 光伏储能系统简介25-38
• 2.1 光伏储能系统的组成25-26
• 2.2 PV充电Boost变换器26-28
• 2.3 双向DC/DC模块28-29
• 2.4 双向DC/AC29-31
• 2.5 防电快速瞬变脉冲群(EFT)31-32
• 2.6 滤波32-37
• 2.6.1 滤波器的设计32-35
• 2.6.2 系统谐振与滤波器35-36
• 2.6.3 滤波器以及主电路的谐振判据36-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第三章 硬件电路的设计38-49
• 3.1 引言38
• 3.2 系统的性能指标38
• 3.3 Boost主电路参数设计38-39
• 3.3.1 功率器件的选择38-39
• 3.3.2 电感的设计39
• 3.4 双向DC/DC参数设计39-42
• 3.4.1 半导体选型39-40
• 3.4.2 磁性器件设计40-42
• 3.5 双向DC/AC参数设计42-45
• 3.5.1 半导体选型42-43
• 3.5.2 磁性器件设计43-45
• 3.6 辅助电路45-48
• 3.6.1 INV输出relay选择45-46
• 3.6.2 DC/DC变换器输出电压采样电路46
• 3.6.3 DC/AC逆变器输出电压采样电路46-47
• 3.6.4 DC/AC逆变器输出电流采样电路47
• 3.6.5 电源电路设计47-48
• 3.7 本章小结48-49
• 第四章 软件系统的设计49-59
• 4.1 TMS320F2812简介49
• 4.2 SPWM的控制策略49-51
• 4.3 模拟控制器的离散化与数字实现51-53
• 4.4 增量式PID控制算法53-55
• 4.5 软件模块设计55-58
• 4.5.1 主程序设计55
• 4.5.2 逆变控制设计55-58
• 4.5.3 关于DC/DC控制程序的设计58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 实验结果及其分析59-65
• 5.1 实验波形59-62
• 5.1.1 稳态实验59-61
• 5.1.2 动态实验61-62
• 5.2 损耗分析62-64
• 5.2.1 器件损耗分析62-63
• 5.2.2 损耗评估63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70

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