基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计

【摘要】： 近年来,随着全球传统能源危机的加剧,光伏发电技术越来越引起人们的重视和广泛应用。其中逆变电源是光伏发电系统的重要组成部分,性能的好坏直接决定了发电效率和电能的质量。目前光伏产业在我国还是起步阶段,逆变电源的性能还不够理想,各方面性能有待进一步提高。为此,本文首先对目前几种用于逆变的几种软开关电路结构进行了分析和仿真,然后采用“全桥变换+高频升压+全桥逆变”的设计方案对逆变器进行设计,以期得到高性能的逆变电源。 论文首先研究了软开关技术,针对目前硬开关的缺点和不足,本文对软开关技术进行分析,并对目前几种常用的几种软开关电路拓扑结构进行分析和仿真。通过仿真实验,验证了软开关技术的优越性。为软开关技术应用到实际的工程实践中提供了一定的参考价值。 最后,课题对逆变电源进行了实际的工程设计。文中对逆变电源系统分为四个部分进行设计。(1)DC/DC升压部分,课题通过几种电路结构分析对比,采用了全桥变换电路。同时也详细论述了高频变压器的设计、开关管的选择,整流电路等元器件的确定;(2)DC/AC逆变部分,同样课题通过对几种电路结构分析对比,采用全桥逆变电路。并详细论述了开关管的选择、滤波电路的设计;(3)DC/DC控制电路部分,课题采用SG3525芯片对开关管进行控制;(4)DC/AC控制电路部分,课题采用TMS320F2812芯片进行开关管的控制、SPWM波的生成,同时也作为主控芯片对整个逆变系统的保护电路和控制电路的设计。 文章在逆变电源的设计中采用了改进型谐振技术使功率开关管实现软开关,通过实验验证,该技术对降低开关的损耗、提高逆变效率有很好的效果,为今后光伏逆变电源的设计、开发提供了理论基础和参考价值。 【关键词】：光伏 软开关 逆变器 SG3525 DSP
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 引言9-10
• 1.2 软开关PWM 技术发展的现状10-11
• 1.3 光伏逆变器的发展现状11-12
• 1.4 课题研究的内容及任务12-14
• 第二章 软开关技术的概述14-18
• 2.1 硬开关逆变器中的开关损耗14-16
• 2.2 软开关电路拓扑的基本结构16-17
• 2.3 软开关PWM 技术的优点17-18
• 第三章 软开关 PWM 逆变电路的拓扑结构研究18-29
• 3.1 DC 环节软开关PWM 逆变器的拓扑结构18-24
• 3.1.1 基本谐振DC 环节逆变器（RDCLI）拓扑结构分析18-20
• 3.1.2 有源箝位的谐振DC 环节逆变器（ACRDCLI）结构分析20-21
• 3.1.3 改进型谐振DC 环节逆变器（IRDCLI）21-22
• 3.1.4 并联谐振DC 环节逆变器（PRDCLI）22-24
• 3.2 极谐振型PWM 逆变器的拓扑结构24-27
• 3.2.1 单项半桥准谐振电流模式逆变器（QRCMI）24-26
• 3.2.2 辅助二极管谐振极逆变器（ADRPI）26-27
• 3.3 其他谐振方式27-28
• 3.3.1 负载侧谐振方式27-28
• 3.3.2 辅助谐振缓冲器方式28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 逆变电路的设计与实现29-40
• 4.1 设计方案的确定29-33
• 4.1.1 DC 升压电路拓扑结构的确定29-31
• 4.1.2 逆变主电路拓扑结构的确定31-33
• 4.2 升压电路参数的设计33-37
• 4.2.1 功率开关管的选择33-34
• 4.2.2 整流器件的选择34
• 4.2.3 高频变压器的设计34-36
• 4.2.4 直流输出滤波电感、电容的选择36-37
• 4.3 逆变主电路参数的选择37-39
• 4.3.1 主逆变电路开关管的选择37
• 4.3.2 逆变输出滤波电感、电容的选择37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 控制系统的设计40-56
• 5.1 DC/DC 升压控制电路的设计40-41
• 5.2 基于DSP 的DC/AC 逆变控制系统硬件的设计41-46
• 5.2.1 控制芯片TMS320F2812 的简介41-43
• 5.2.2 辅助电路43-44
• 5.2.3 采样电路44-46
• 5.3 开关管驱动电路的设计46-50
• 5.3.1 驱动电路的设计要求46-48
• 5.3.2 几种常见的驱动电路的分析比较48-50
• 5.4 系统软件的设计50-54
• 5.4.1 主程序的设计50-51
• 5.4.2 定时器中断子程序51
• 5.4.3 逆变控制信号正弦PWM 波的产生51-53
• 5.4.4 A/D 转换子程序53
• 5.4.5 输入欠压保护子程序53-54
• 5.5 电磁兼容性的设计54-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第六章 实验、总结与展望56-59
• 6.1 实验56-57
• 6.2 工作总结57
• 6.3 工作展望57-59
• 参考文献59-61
• 发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63

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