3kW光伏逆变器的设计

【摘要】：随着经济社会的快速发展,传统能源消耗日益增大,能源短缺现象日益凸显,并且传统能源所造成的环境问题也早已显现。相比传统能源,新能源具有诸多优点,因此得到了前所未有的关注,而光伏发电技术作为新能源的利用方式之一也在快速发展。光伏逆变器作为光伏发电系统核心器件,逆变器的稳定性以及效率等性能参数决定了整个系统性能的好坏,因此光伏逆变器的研制以及相关技术的研究成为研究热点。 本论文设计了一个3kW单相光伏逆变器。首先阐述了本课题的背景及意义,指出光伏发电技术的优点,并介绍了光伏发电系统的相关部分；其次对光伏逆变器的并网策略进行研究改进,设计了本论文的控制方式,通过Matlab/Simulink进行了仿真验证；着重对光伏逆变器电路进行设计包括硬件的设计和软件的设计,硬件设计主要包括主电路拓扑结构的选择,相关元器件的参数设计和选型匹配,以及主电路的设计和DSP外围相关电路的设计；软件设计包括相关算法的介绍及采用,主程序设计,SPWM波产生的设计,相关中断程序设计,以及保护程序设计,键盘液晶程序设计等。 本论文所有采样、控制和驱动的实现都是基于TI公司的型号为TMS320F2812的DSP,具有控制精度高,运算速度快并且具有较高的可靠性。通过仿真,验证论文中并网设计的可行性。 【关键词】：光伏 逆变器 3kW 并网 设计
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.1.1 能源利用现状9
• 1.1.2 太阳能利用优势9-11
• 1.1.3 光伏发电技术11
• 1.2 国内外光伏发电技术研究现状11-13
• 1.2.1 国外光伏发电技术研究现状11-12
• 1.2.2 国内光伏发电技术研究现状12-13
• 1.3 本课题主要内容13-15
• 第二章 光伏逆变系统简介15-24
• 2.1 光伏发电系统简介15-19
• 2.1.1 光伏发电系统基本原理15-17
• 2.1.2 光伏发电系统分类17
• 2.1.3 光伏并网发电系统分类17-19
• 2.1.4 光伏并网发电系统优点19
• 2.2 光伏逆变器简介19-21
• 2.2.1 光伏逆变器分类19-20
• 2.2.2 单级结构与两级结构的光伏逆变器20-21
• 2.3 光伏逆变系统组成21-23
• 2.3.1 光伏逆变系统原理框图21-22
• 2.3.2 光伏逆变系统各部分简介22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 逆变器并网控制设计24-32
• 3.1 逆变器并网控制方式与目标24-25
• 3.1.1 逆变器并网控制方式24
• 3.1.2 逆变器并网控制目标24-25
• 3.2 几种常用的并网控制策略25-28
• 3.2.1 电流滞环瞬时值比较方式26
• 3.2.2 固定开关频率控制方式26-27
• 3.2.3 三角波比较方式27
• 3.2.4 电压电流双环控制方式27-28
• 3.3 逆变器并网设计28-30
• 3.3.1 并网设计基本原理28-29
• 3.3.2 并网设计仿真及结果29-30
• 3.4 本章小结30-32
• 第四章 主电路结构设计32-38
• 4.1 光伏逆变器设计要求与规格32-33
• 4.1.1 逆变器设计要求32
• 4.1.2 光伏逆变器设计规格32-33
• 4.2 主电路DC/DC拓扑结构设计33-35
• 4.2.1 单端正激电路33
• 4.2.2 半桥电路33-34
• 4.2.3 全桥变换电路34-35
• 4.3 主电路DC/AC拓扑结构设计35-37
• 4.3.1 单相半桥逆变电路35-36
• 4.3.2 单相全桥逆变电路36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第五章 主电路设计38-57
• 5.1 DC/DC器件设计38-44
• 5.1.1 开关器件选型38-39
• 5.1.2 高频变压器设计39-43
• 5.1.3 MOSFET驱动器选型43-44
• 5.2 DC/AC器件选型44-46
• 5.2.1 DC/AC主电路参数设计44-45
• 5.2.2 智能功率模块设计45-46
• 5.3 驱动、采样电路设计46-49
• 5.3.1 MOSFET管驱动设计46-47
• 5.3.2 DC/DC变换器输出电压采样电路47-48
• 5.3.3 DC/AC逆变器输出电压采样电路48-49
• 5.3.4 DC/AC逆变器输出电流采样电路49
• 5.4 智能功率模块辅助电源设计49-50
• 5.5 电网电压同步检测电路设计50
• 5.6 人机交互电路设计50-56
• 5.6.1 TMS320F2812简介50-51
• 5.6.2 电源电路设计51-52
• 5.6.4 时钟电路设计52-53
• 5.6.5 键盘电路设计53
• 5.6.6 报警电路设计53
• 5.6.7 显示电路设计53-55
• 5.6.8 通信接口电路设计55-56
• 5.7 本章小结56-57
• 第六章 系统软件设计57-68
• 6.1 系统软件设计简介57
• 6.2 增量式PID控制算法57-59
• 6.3 软件模块设计59-67
• 6.3.1 主程序设计59-60
• 6.3.2 逆变控制设计60-63
• 6.3.3 DC/DC控制程序设计63
• 6.3.4 捕获中断子程序设计63-64
• 6.3.5 保护程序设计64-65
• 6.3.6 键盘与液晶程序设计65-67
• 6.4 本章小结67-68
• 第七章 全文总结与展望68-69
• 7.1 全文总结68
• 7.2 展望68-69
• 参考文献69-71
• 致谢71-72
• 附录72-73

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