戶用太陽能逆變電源的研制

【摘要】：能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，然而人類將面臨礦物燃料枯竭的嚴(yán)重威脅。太陽能作為一種取之不盡的可再生能源，成為解決當(dāng)前人類能源危機(jī)的一種有效途徑，故對(duì)太陽能這種可再生能源的開發(fā)利用便具有了重大的戰(zhàn)略發(fā)展意義。目前對(duì)太陽能的開發(fā)利用已經(jīng)有很多方法，其中光伏發(fā)電是最有前景的一種，它可以將光能直接轉(zhuǎn)化成電能供負(fù)載使用，大大的節(jié)約了能源，同時(shí)避免了對(duì)環(huán)境的污染。并且我國(guó)太陽能資源非常豐富，尤其是西部地區(qū)，為我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的資源基礎(chǔ)平臺(tái)。 由于目前大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電還有種種制約因素而無法普及，使得戶用獨(dú)立式小型光伏逆變電源的研制有了實(shí)際意義和市場(chǎng)價(jià)值。本文在這個(gè)背景下設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)立光伏逆變電源系統(tǒng)，包括光伏電池組，蓄電池，充電電路，高頻升壓電路和逆變電路以及控制核心幾大部分。充電電路的主要功能是在軟件的共同控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的三階段式充電過程，同時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，也就延長(zhǎng)了光伏逆變系統(tǒng)的使用壽命。為了更好的利用光伏電池，本文在充電電路中加了一個(gè)Boost升壓電路來進(jìn)行MPPT跟蹤，并采用擾動(dòng)觀察法進(jìn)行控制。逆變部分采用了前端高頻升壓和全橋逆變的方案，前端高頻升壓電路由推挽式電路和高頻變壓器組成，優(yōu)化了工頻變壓器體積大效率低的缺陷。全橋逆變電路所需要的SPWM控制信號(hào)由STC12C5410AD單片機(jī)軟件編程生成，這種數(shù)字化的控制方法簡(jiǎn)化了硬件電路的結(jié)構(gòu)，避免了模擬電路對(duì)波形的干擾。實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)中直流電壓、電流和交流電壓、電流值，通過單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換回饋給控制核心，完成對(duì)各部分電路的閉環(huán)控制。 在KEIL平臺(tái)上調(diào)試程序，用數(shù)字示波器測(cè)量軟件生成的SPWM波形，本文設(shè)計(jì)的光伏逆變基本上可以實(shí)現(xiàn)上文所描述的功能，為今后的研究工作奠定了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 逆變電源 充電保護(hù) 高頻升壓
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 全球能源危機(jī)與可持續(xù)能源的開發(fā)10-11
• 1.2 光伏發(fā)電11-15
• 1.2.1 光伏發(fā)電技術(shù)原理11-13
• 1.2.2 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和前景13-15
• 1.3 課題內(nèi)容15-17
• 2 戶用獨(dú)立光伏系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)17-28
• 2.1 光伏電池原理及輸出特性17-19
• 2.2 蓄電池特性及選擇19-20
• 2.3 充電電路總述20-21
• 2.4 逆變電路方案選擇21-23
• 2.5 控制電路總述23-27
• 2.5.1 STC12C5410AD片內(nèi)資源23-25
• 2.5.2 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路25
• 2.5.3 AD轉(zhuǎn)換電路25-27
• 2.5.4 串口通信電路27
• 2.6 輔助電源27
• 2.7 本章小結(jié)27-28
• 3 充電電路設(shè)計(jì)28-38
• 3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）原理28-30
• 3.2 硬件設(shè)計(jì)30-35
• 3.2.1 常用的DC/DC變換電路30-32
• 3.2.2 充電電路原理圖分析32-33
• 3.2.3 電壓電流檢測(cè)電路33-35
• 3.3 軟件設(shè)計(jì)35-37
• 3.3.1 階段式充電軟件設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.2 MPPT控制策略36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 直流升壓電路設(shè)計(jì)38-43
• 4.1 常用的隔離式 DC/DC 電路38-39
• 4.2 推挽式電路設(shè)計(jì)39-41
• 4.2.1 變壓器設(shè)計(jì)39-40
• 4.2.2 LC濾波電路設(shè)計(jì)40-41
• 4.3 控制電路41-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 5 逆變電路設(shè)計(jì)43-51
• 5.1 SPWM 波形產(chǎn)生方法43-46
• 5.1.1 SPWM調(diào)制技術(shù)43-45
• 5.1.2 SPWM實(shí)現(xiàn)方法45-46
• 5.2 硬件設(shè)計(jì)46-49
• 5.2.1 逆變主電路原理圖46
• 5.2.2 驅(qū)動(dòng)電路46-47
• 5.2.3 隔離電路47
• 5.2.4 死區(qū)補(bǔ)償47-48
• 5.2.5 保護(hù)電路48-49
• 5.3 軟件設(shè)計(jì)49-50
• 5.4 本章小結(jié)50-51
• 6 數(shù)據(jù)測(cè)量與波形調(diào)試51-53
• 6.1 光伏電池測(cè)量數(shù)據(jù)51-52
• 6.2 輸出 SPWM 波形調(diào)試52-53
• 7 總結(jié)53-56
• 7.1 全文總結(jié)53-54
• 7.2 展望54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 附錄60-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62
• 攻讀學(xué)位期間專利申報(bào)62-63

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