基于TUV认证的光伏并网逆变器关键技术研究

【摘要】：目前，传统能源枯竭和环境污染问题日益严峻，发展新型绿色清洁能源作为替代能源意义重大。太阳能在新能源中，占有重要地位。光伏并网逆变器是太阳能利用的一种有效手段，其技术也日益成熟。 但逆变器的并网发电需要解决安全、可靠等方面的问题。对逆变器产品进行认证，是解决上述问题的关键所在。目前国内并没有针对逆变器产品的认证标准，制约了整个光伏产业的发展。TUV是被欧洲各国广泛接受的认证标志，TUV认证机构可以根据一定的标准对逆变器产品进行认证。TUV对逆变器的认证涉及到了并网、电磁兼容和安规等方面。本文的工作重点在于并网要求中的对地绝缘电阻检测、剩余电流检测、电磁兼容要求以及安全设计四个方面。 本文在基于逆变器的拓扑结构的基础上，针对对地绝缘电阻检测、剩余电流检测和电磁兼容，分别从原理上进行了分析和仿真，确定了解决方案，进行了电路设计，并进行了必要的软件处理。对地绝缘电阻检测采用了电桥法进行测量，由于不同的输入电压会对测量结果产生影响，所以测量数据在经AD采样后由主控芯片进行了处理。剩余电流检测采用了独立的模块进行检测，将检测结果送入主控芯片处理。剩余电流检测模块由剩余电流传感器、信号调理电路、微处理器等组成，完成剩余电流的检测功能。电磁兼容设计主要对逆变器的输入输出滤波进行了设计，对雷击浪涌防护等，只从方案上进行了简单描述。安全规范设计主要分析了本课题设计逆变器的安全问题，并根据认证的要求进行了相应设计。 根据以上的方案，在逆变器中进行了相关设计，并分别进行了实验验证。在不同的输入电压下，对地绝缘电阻检测电路都能实现对小于13KΩ阻抗的检测。剩余电流检测模块，能够30mA、150mA的剩余电流突变和300mA的剩余电流限值做出准确的检测。滤波电路能够有效的滤除传导干扰信号中的共模、差模信号。因此，本文设计的相关电路能有效的工作，能满足要求。 【关键词】：TUV 光伏并网逆变器 对地绝缘电阻 剩余电流 电磁兼容
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 背景和意义11-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国内外逆变器企业TUV认证情况14-15
• 1.2.2 本文涉及技术情况15-16
• 1.3 研究目标与内容安排16-18
• 1.3.1 研究目标16-17
• 1.3.2 本文内容安排17-18
• 第二章 逆变器原理概述与TUV相关设计分析18-23
• 2.1 逆变器原理概述18-20
• 2.1.1 逆变器总体构架18-19
• 2.1.2 逆变器功率电路说明19-20
• 2.2 逆变器认证设计分析20-22
• 2.2.1 并网要求20
• 2.2.2 电磁兼容要求20-21
• 2.2.3 安全规范设计21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 绝缘电阻和剩余电流检测23-50
• 3.1 绝缘电阻检测23-32
• 3.1.1 分析与方案确定23-26
• 3.1.2 电桥测电阻电路的分析与仿真比较26-31
• 3.1.3 电路设计31-32
• 3.2 剩余电流检测32-48
• 3.2.1 电路分析33-34
• 3.2.2 仿真比较34-39
• 3.2.3 分析与方案确定39-43
• 3.2.4 电路设计43-47
• 3.2.5 软件处理47-48
• 3.3 本章小结48-50
• 第四章 电磁兼容设计50-63
• 4.1 逆变器电磁干扰和电磁敏感情况分析50-52
• 4.1.1 电磁干扰分析50-51
• 4.1.2 电磁敏感分析51-52
• 4.2 输入、输出滤波设计52-58
• 4.2.1 干扰来源分析52-53
• 4.2.2 滤波电路设计53-55
• 4.2.3 电路参数确定55-58
• 4.3 其它设计58-62
• 4.3.1 雷击浪涌58-60
• 4.3.2 静电放电防护60
• 4.3.3 工频电磁场、电磁辐射60-61
• 4.3.4 快速瞬变脉冲61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 安全规范设计63-75
• 5.1 结构设计63-66
• 5.1.1 防护等级63-64
• 5.1.2 墙壁安装64
• 5.1.3 物理要求64-65
• 5.1.4 聚合物外壳65
• 5.1.5 机械性能65-66
• 5.2 安装规范66-67
• 5.2.1 标志66
• 5.2.2 印制电路板66
• 5.2.3 线缆66-67
• 5.3 电击和能量危险的防护67-71
• 5.3.1 绝缘方式67-70
• 5.3.2 电容放电70-71
• 5.4 其它设计71-74
• 5.4.1 散热系统故障71-72
• 5.4.2 极性反接72-73
• 5.4.3 其它73-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第六章 结果与分析75-81
• 6.1 对地阻抗检测电路测试75-76
• 6.2 剩余电流检测电路测试76-78
• 6.3 输出滤波电路测试78-81
• 第七章 总结与展望81-83
• 7.1 总结81-82
• 7.2 展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-86
• 攻硕期间取得的研究成果86-87
• 附录87-91

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