6KVA光伏逆變器的設(shè)計

【摘要】：改變了人類世界的三次工業(yè)革命過程中,都是以化石能源為主要依托。經(jīng)過幾百年的開采和使用,化石能源日漸枯竭,同時,全球環(huán)境問題也日趨嚴(yán)峻。為了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,為了保護我們共同的家園,為了人類世界的可持續(xù)發(fā)展,開發(fā)、發(fā)展和使用可再生能源成為時代的主題。已發(fā)現(xiàn)的能源中,絕大部分來自于太陽,因此,直接利用太陽能是最直接,最高效而又不會破壞地球環(huán)境的取能方式。光伏領(lǐng)域的研究已成為新能源領(lǐng)域的兵家必爭之地。 6KVA光伏逆變供電系統(tǒng),可提供家庭、商鋪、小型服務(wù)站等日常使用,并且有較高的可靠性,同時綠色環(huán)保。它可以利用太陽能光伏陣列發(fā)電裝置產(chǎn)生的能源,供家用電器、電腦、照明、通信設(shè)備等使用?？勺鳛閼?yīng)急電源,用于野外作業(yè)、緊急突發(fā)應(yīng)急停電時使用。 傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用中的兩電平光伏逆變器,一般存在開關(guān)損耗大,直流電壓利用低等諸多問題。本文采用了T型三電平作為光伏供電系統(tǒng)逆變部分的主電路,分析了其工作原理,證明了T型三點平逆變器具有效率高,干擾低,穩(wěn)定性較傳統(tǒng)的兩電平要好等特點。 本論文所設(shè)計的6KVA光伏逆變器,選用DSP處理器進(jìn)行開關(guān)器件以及反饋等方面的控制。隨著DSP、ARM以及FPGA等芯片技術(shù)的飛速發(fā)展,全數(shù)字化控制在生產(chǎn)應(yīng)用中已逐步成為了主流,大功率電力電子器件的控制也將朝著數(shù)字化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。將DSP的數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于6KVA光伏逆變器當(dāng)中,不但有利于簡化系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu),縮短樣機的開發(fā)周期,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性等多方面的性能,同時還有利于實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化以及復(fù)雜的控制策略。 本文首先闡述了本課題研究的背景及其意義,光伏逆變器的研究現(xiàn)狀和趨勢。接著,詳細(xì)設(shè)計了6KVA系統(tǒng)的主電路及其輔助電路。然后,根據(jù)全數(shù)字化的控制性能等要求,選取了TMS320F2808作為系統(tǒng)的控制核心,并設(shè)計了控制系統(tǒng)的軟件部分。最后,研制出一臺6KVA的數(shù)字化光伏逆變器的樣機,對其關(guān)鍵的性能進(jìn)行了測試,并詳細(xì)分析了相關(guān)的實驗波形。實驗結(jié)果驗證了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏 新能源 三電平 逆變器
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• CONTENTS10-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 課題背景與意義13-14
• 1.2 太陽能利用優(yōu)勢14-15
• 1.3 光伏發(fā)電技術(shù)15
• 1.4 國內(nèi)外光伏發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 國外光伏發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.2 國內(nèi)光伏發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 三電平變換器的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.6 雙向的DC/AC選型19-24
• 1.6.1 單相半橋逆變電路19-20
• 1.6.2 逆變?nèi)娖健癐”字型和“T”字型電路的比較分析20-24
• 1.6.3 最終拓?fù)溥x型24
• 1.7 本課題研究內(nèi)容24-25
• 第二章 光伏儲能系統(tǒng)簡介25-38
• 2.1 光伏儲能系統(tǒng)的組成25-26
• 2.2 PV充電Boost變換器26-28
• 2.3 雙向DC/DC模塊28-29
• 2.4 雙向DC/AC29-31
• 2.5 防電快速瞬變脈沖群(EFT)31-32
• 2.6 濾波32-37
• 2.6.1 濾波器的設(shè)計32-35
• 2.6.2 系統(tǒng)諧振與濾波器35-36
• 2.6.3 濾波器以及主電路的諧振判據(jù)36-37
• 2.7 本章小結(jié)37-38
• 第三章 硬件電路的設(shè)計38-49
• 3.1 引言38
• 3.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)38
• 3.3 Boost主電路參數(shù)設(shè)計38-39
• 3.3.1 功率器件的選擇38-39
• 3.3.2 電感的設(shè)計39
• 3.4 雙向DC/DC參數(shù)設(shè)計39-42
• 3.4.1 半導(dǎo)體選型39-40
• 3.4.2 磁性器件設(shè)計40-42
• 3.5 雙向DC/AC參數(shù)設(shè)計42-45
• 3.5.1 半導(dǎo)體選型42-43
• 3.5.2 磁性器件設(shè)計43-45
• 3.6 輔助電路45-48
• 3.6.1 INV輸出relay選擇45-46
• 3.6.2 DC/DC變換器輸出電壓采樣電路46
• 3.6.3 DC/AC逆變器輸出電壓采樣電路46-47
• 3.6.4 DC/AC逆變器輸出電流采樣電路47
• 3.6.5 電源電路設(shè)計47-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計49-59
• 4.1 TMS320F2812簡介49
• 4.2 SPWM的控制策略49-51
• 4.3 模擬控制器的離散化與數(shù)字實現(xiàn)51-53
• 4.4 增量式PID控制算法53-55
• 4.5 軟件模塊設(shè)計55-58
• 4.5.1 主程序設(shè)計55
• 4.5.2 逆變控制設(shè)計55-58
• 4.5.3 關(guān)于DC/DC控制程序的設(shè)計58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第五章 實驗結(jié)果及其分析59-65
• 5.1 實驗波形59-62
• 5.1.1 穩(wěn)態(tài)實驗59-61
• 5.1.2 動態(tài)實驗61-62
• 5.2 損耗分析62-64
• 5.2.1 器件損耗分析62-63
• 5.2.2 損耗評估63-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70

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