家用光伏離網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：為了解決偏遠無電地區(qū)家庭的基本用電需求,研究設計了一款額定輸出功率為500W的家用光伏離網(wǎng)型逆變器。首先,根據(jù)要求設計了系統(tǒng)總體結構框架及硬件電路;根據(jù)無電地區(qū)家庭用電量需求,確定本文所需太陽能電池及儲能設備。系統(tǒng)總體結構主要由太陽能電池輸入、蓄電池充電、DC/AC變換、濾波升壓輸出、DSP控制及其輔助電路組成。其中,DSP輔助電路主要由采樣電路、驅動電路、輔助電源、保護電路組成。硬件電路包括直流降壓(Buck)電路、全橋逆變電電路、工頻變壓器升壓及LC濾波電路三部分,并對這三部分電路相關參數(shù)進行了計算。然后,設計了適合本文所需要的軟件。根據(jù)系統(tǒng)控制要求,采用兩片TMS320F28023DSP分別對蓄電池充電與DC/AC變換進行控制。通過對太陽能電池原理以及最大功率點跟蹤控制方法的研究,設計了太陽能最大功率跟蹤的控制方法;在對蓄電池工作原理及充電方法研究基礎上,并結合系統(tǒng)實際需求確立蓄電池充電方法;通過對SPWM調制方式的研究,確定采用單極倍頻方式控制全橋逆變電路。設計了DSP1、DSP2的主程序流程圖、中斷流程圖、帶有MPPT的蓄電池充電流程圖、PWM生成流程圖。最后,進行了仿真及實驗。在matlab/simulink軟件下對全橋逆變電路與太陽能最大功率跟蹤控制方法進行了建模仿真。驗證了全橋逆變電路在SPWM控制下輸出波形質量是否滿足要求、太陽能最大功率跟蹤控制方法能否實現(xiàn);制作了一臺500W樣機,驗證系統(tǒng)設計要求是否能夠實現(xiàn),通過對實驗結果分析,系統(tǒng)設計合理,輸出滿足要求。 【關鍵詞】：太陽能 離網(wǎng)逆變器 DSP MPPT 蓄電池
【學位授予單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-12
• 1.1 研究背景與意義6-7
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀7-10
• 1.3 本文主要研究內容及創(chuàng)新點10-12
• 1.3.1 本文主要研究內容10-11
• 1.3.2 本文主要創(chuàng)新點11-12
• 第二章 系統(tǒng)總體結構及硬件設計12-40
• 2.1 系統(tǒng)構成12-13
• 2.2 太陽能電池簡介13-18
• 2.2.1 太陽能電池板分類14-15
• 2.2.2 太陽能電池等效電路15-16
• 2.2.3 太陽能電池輸出特性16-18
• 2.3 鉛酸蓄電池簡介18-20
• 2.3.1 鉛酸蓄電池分類18
• 2.3.2 鉛酸蓄電池工作原理18-20
• 2.4 系統(tǒng)硬件主電路拓撲20-21
• 2.5 硬件電路參數(shù)設計21-27
• 2.5.1 濾波電路設計21-22
• 2.5.2 環(huán)形工頻變壓器設計22-25
• 2.5.3 Buck電感值計算25-26
• 2.5.4 開關管選擇26-27
• 2.6 控制電路設計27-31
• 2.6.1 控制芯片27-28
• 2.6.2 SPWM的調制28-31
• 2.7 DSP外圍電路設計31-38
• 2.7.1 全橋逆變電路驅動電路31-32
• 2.7.2 充電電路驅動電路32-33
• 2.7.3 輔助電源電路33-35
• 2.7.4 采樣電路35-38
• 2.7.5 保護電路38
• 2.8 本章小結38-40
• 第三章 系統(tǒng)軟件設計40-54
• 3.1 軟件開發(fā)環(huán)境40
• 3.2 軟件基本功能40
• 3.3 DSP1程序流程圖設計40-41
• 3.4 DSP2程序流程圖設計41-52
• 3.4.1 太陽能電池最大功率跟蹤41
• 3.4.2 MPPT實現(xiàn)原理41-43
• 3.4.3 MPPT控制方法43-46
• 3.4.4 提出的防“誤判”擾動觀察法46-48
• 3.4.5 鉛酸蓄電池充電48-51
• 3.4.6 蓄電池充電流程51
• 3.4.7 DSP2主流程圖51
• 3.4.8 蓄電池充電流程圖51-52
• 3.5 中斷流程圖52-53
• 3.6 PWM生成流程圖53
• 3.7 本章小結53-54
• 第四章 仿真及實驗54-60
• 4.1 仿真54-57
• 4.1.1 單極倍頻SPWM調制的建模仿真54-55
• 4.1.2 太陽能電池MPPT仿真55-57
• 4.2 實驗波形57-58
• 4.3 本章小結58-60
• 第五章 結論60-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀學位期間的研究成果66-68
• 致謝68-70

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