推挽式光伏逆變器的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：化石能源雖然為推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn),但同時(shí)引發(fā)了無數(shù)不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境問題。煤、石油作為有限的資源,未來必將會(huì)面臨枯竭。為實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展,必需尋找新的可替代能源。光伏發(fā)電無污染,安裝簡便,穩(wěn)定性高,壽命長,勢(shì)必成為未來能源發(fā)展的主要方向,得到越來越普遍的推廣應(yīng)用。 本論文主要以獨(dú)立結(jié)構(gòu)的推挽式光伏逆變器為研究對(duì)象,分別分析了前級(jí)dc-dc變換器和后級(jí)dc-ac變換器的工作原理,建立數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制方案,建立PSM模型進(jìn)行仿真,并制作硬件對(duì)理論進(jìn)行了驗(yàn)證。 論文首先根據(jù)光伏逆變器的功率級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類,對(duì)串聯(lián)結(jié)構(gòu)、串-并聯(lián)結(jié)構(gòu)、獨(dú)立結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)分別作了詳細(xì)的原理分析,并且比較了各類結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。選取了獨(dú)立結(jié)構(gòu)(微型逆變方式)為研究對(duì)象,對(duì)前級(jí)dc-dc變換和后級(jí)dc-ac變換的原理進(jìn)行了分析。對(duì)推挽變換器前級(jí)和全橋逆變器后級(jí)進(jìn)行小信號(hào)建模,采用了連續(xù)控制器數(shù)字化的思路設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的控制器。同時(shí)介紹了逆變器的SPWM調(diào)制方式,并通過搭建PSIM電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。隨后設(shè)計(jì)了基于dsPIC微控制器的推挽式光伏逆變系統(tǒng)的硬件,包括控制軟件設(shè)計(jì)和硬件制作兩大部分。系統(tǒng)硬件的制作內(nèi)容包括主電路元器件的選型、推挽變換器的制作、采樣電路和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)、LC濾波電路和接地參考方面的設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果,推挽光伏逆變系統(tǒng)能獲得較好的正弦電流波型輸出。最后對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié),分析了存在的問題以及需改進(jìn)的方面,并且對(duì)未來工作進(jìn)行了規(guī)劃。 【關(guān)鍵詞】：推挽變換器 全橋逆變器 SPWM 數(shù)字信號(hào)控制器
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 光伏發(fā)電優(yōu)勢(shì)及發(fā)展展望7-8
• 1.2 光伏發(fā)電原理8-11
• 1.2.1 光生伏特效應(yīng)8-9
• 1.2.2 光伏電池特性9-11
• 1.3 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介11-13
• 1.4 論文研究的內(nèi)容及意義13-15
• 2 推挽式光伏逆變器設(shè)計(jì)方案15-23
• 2.1 中間直流母線解耦的高頻鏈逆變器15
• 2.2 推挽變換器工作原理15-19
• 2.3 全橋逆變電路工作原理19-21
• 2.3.1 雙極性SPWM調(diào)制原理19-20
• 2.3.2 逆變器模塊的工作原理20-21
• 2.4 推挽式光伏逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖21-23
• 3 推挽式光伏逆變系統(tǒng)建模和控制方案設(shè)計(jì)23-37
• 3.1 推挽變換器控制方案設(shè)計(jì)23-30
• 3.1.1 推挽變換器建模23-27
• 3.1.2 推挽變換器的數(shù)字控制器算法設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.3 推挽變換器仿真28-30
• 3.2 逆變橋控制方案的設(shè)計(jì)30-34
• 3.2.1 逆變橋的建模31-33
• 3.2.2 逆變橋的數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)33
• 3.2.3 逆變器并網(wǎng)仿真研究33-34
• 3.3 推挽式光伏逆變器系統(tǒng)仿真分析34-37
• 4 推挽式光伏逆變系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)37-63
• 4.1 推挽式光伏逆變系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)37-38
• 4.2 推挽變換器及其控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)38-45
• 4.2.1 推挽變換器開關(guān)管的選擇38
• 4.2.2 推挽變換器設(shè)計(jì)38-40
• 4.2.3 推挽輸出電壓采樣電路的設(shè)計(jì)40-44
• 4.2.4 推挽變換器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)44-45
• 4.3 全橋逆變器模塊設(shè)計(jì)45-53
• 4.3.1 逆變橋模塊主電路設(shè)計(jì)45-46
• 4.3.2 交流電流采樣電路設(shè)計(jì)46-48
• 4.3.3 交流電壓采樣網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)48-50
• 4.3.4 逆變器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)50-53
• 4.4 LC低通濾波器及輔助電源設(shè)計(jì)53-61
• 4.4.1 功率解耦電容選型55-56
• 4.4.2 推挽變換器輸出端濾波器設(shè)計(jì)56-58
• 4.4.3 逆變器輸出端濾波器設(shè)計(jì)58-60
• 4.4.4 輔助電源與接地參考的設(shè)計(jì)60-61
• 4.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)61-63
• 4.5.1 主程序61-62
• 4.5.2 ADC中斷程序62-63
• 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析63-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-68
• 致謝68-69

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