单相5kW光伏并网逆变器硬件电路设计

【摘要】：随着人类社会发展,人类对能源的渴求不断增加,能源短缺问题成为制约人类社会发展的关键因素。在化石能源的枯竭、环境污染日益严重的今天,寻找新能源已经成为世界各国优先发展的重点,而光伏发电以其建设周期短、无污染、无噪声等优点成为世界各国新能源开发的热点,光伏并网发电已经成为能源利用的新趋势。 基于光伏发电的诸多优点,在总结吸收前人光伏并网逆变器的设计经验基础上,采用了基于平均功率的变步长最大功率点算法,增加逆变器电能转换效率、采用SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)调制方式,最大减小功率管导通和关闭产生的谐波,在此基础上对基于SPWM电流环比例调节控制方式和PI(proportional integral)调节控制方式的仿真和分析,采用基于直流侧电压控制电流的控制方式增加逆变器系统的稳定性。 根据逆变器系统采用的控制算法,逆变器硬件电路设计可分为控制板、采样板和功率板三个部分。其中功率板电路设计是重点和难点,功率板给出了详细的直流滤波器电路、交流滤波器电路和各种采样电路详细设计；控制板中MCU选择TI公司的DSP芯片TMS320LF2407为核心及其构成外围电路,实现对系统稳定性和精确性的控制；采样板给出辅助电源设计电路参数。 开发了5kW单相光伏并网逆变器的实验样机。在这个实验样机上进行一系列的实验。在调试中,不断通过改进系统的控制方式和功率板中滤波器电路,最终达到理想结果。 【关键词】：光伏并网 最大功率点算法 逆变器
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 光伏发电的背景和意义8-9
• 1.2 光伏发电产业发展现状9-11
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展现状10-11
• 1.3 光伏并网发电趋势11-12
• 1.4 光伏发电系统形式12
• 1.5 本文研究内容12-13
• 第二章 光伏发电系统的MPPT控制策略及孤岛效应13-26
• 2.1 太阳电池原理和工作的特性曲线13-18
• 2.1.1 太阳电池的工作原理13-14
• 2.1.2 太阳能电池板输出特性14-15
• 2.1.3 光伏电池板的输出I-U和P-U特性曲线15-16
• 2.1.4 太阳能电池输出功率的影响因素16-18
• 2.2 太阳电池的最大功率点跟踪(MPPT)常用方法18-21
• 2.3 孤岛效应21-23
• 2.4 孤岛效应检测的方法23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 光伏并网系统控制策略26-37
• 3.1 单极SPWM调制逆变器26-30
• 3.1.1 单相PWM输出波形分析26-28
• 3.1.2 单极性正弦波脉宽调制方式(SPWM)28-30
• 3.2 光伏并网逆变器控制策略30-36
• 3.2.1 电压型控制方式30-31
• 3.2.2 基于SPWM电流瞬时值环控制31-35
• 3.2.3 直流侧电压控制35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 5kW光伏并网逆变器电路设计37-62
• 4.1 功率板电路设计38-46
• 4.1.1 直流侧滤波器电路40-41
• 4.1.2 中间直流支撑电容设计41-42
• 4.1.3 四个IGBT管组成逆变模块42
• 4.1.4 中间电压的二次脉动42-43
• 4.1.5 交流侧滤波器模块43-46
• 4.1.6 功率板其他电路设计46
• 4.2 控制板电路设计46-52
• 4.2.1 DSP控制器的选择46-51
• 4.2.2 控制板其他电路设计51-52
• 4.3 采样板电路设计52-55
• 4.4 实验结果55-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

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