家用太阳能—光伏发电逆变装置设计

摘 要

近几年来,世界上越来越多的国家发展并重视“阳光计划”。因使用和发掘太阳能探索充足的绿色能源、为经济进步注入新能量的诉求在不断增加,为此,光伏发技术在各个领域里发挥作用。随着新能源的出现,中国光伏发电系统的进步也将拥有更好的实验环境。我国西部地区地域广阔,仍然存在着大量少电或无电的地区,但是因为其独特的地理环境,阳光照射时间长,每日辐射量大,得天独厚的优势为光伏发电技术在此运用提供了良好的条件。独立式光伏发电系统结构简单,成本低廉,工作稳定可靠,能够有效的解决无电或少电地区的供电问题。把太阳能蓄电池生成的直流电或蓄电池传出的直流电转化成负载必备的交流电,逆变器在光伏发电系统里处于核心位置,其性能对光伏系统的应用具有很大影响。

本研究使用了“推挽电路+高频升压+全桥逆变”的部署方式,因使用了高频步骤真正地削减了系统里的滤波线路,削减电感、电容的数目和削减电感、电容应用值,不仅节约成本,而且减少系统损耗、缩小了系统的体积、提高了系统的效率。

系统硬件包含了推挽升价步骤和全桥逆变步骤。在前者当中使用的是推挽线路,对应的变压器铁芯属于双向磁化,能够切实地防止高频变压器磁偏饱和的情况,在一样铁芯尺寸的条件下,和正激励式的线路对比而言,推挽升压线路的输出功率更高,此外也提升了系统的可靠性与动态响应速度。依靠SG3525芯片对推挽线路实施35KHz PWM操控。在工频逆变部分,这次设计使用单项纯正弦波逆变器的特备芯片EG8010对全桥电路实施SPWM控制,保证系统传出充足、稳压、稳频、失真较小的高水平正弦波。

最终,依靠MATLAB打造系统仿真模型,对设计的计划进行可行性试验和解析。线依靠MATLAB对部分模块实施建模与仿真,获得对应的信息,实现预估目标;然后依靠MATLAB对有关部分的线路实现相连,打造总体的系统仿真模型,实施联调仿真,依据得到的数据能够发现,预定目标达成。

关 键 词:光伏电源;推挽电路;逆变电路;SPWM控制

第1章 前言

在现在的能源构成里,全球所用的能源包含了石油、天然气等一般的化石燃料。但是化石燃料的不受调控地使用和上纪70年代两次石油危机的出现,让人类越来越清醒的认识到:化石燃料资源终将会消耗殆尽。化石燃料资源对环境污染严重所导致的生态破坏、地球的温室效应、大气污染等严重的问题威胁着人类的生存[1]。能源短缺和环境污染是当今世界面临的两大严峻的问题,制约着社会和谐进程和世界的和平与安宁、影响着经济的发展。

太阳能是非人造自然,具有清洁的特点。地球一年从中得到的能量是6×1018千瓦时,是现在全球所用能量的数万倍,其属于源源不断的,可以永久使用的能源[2]。由于它清洁环保和永不衰竭的特征,受到了世界环保人士的好评和各国能源专家的亲睐。

光伏发电设备能在屋顶或高度较大的房屋外墙表面安置,且光伏系统发电装置里并无器械转动设备,无法实现化学反应。为此,和其余的发电办法对比,光伏发电的管控办法非常便利[3]。独立式光伏电源优势也是显而易见的[4]。

 1.1光伏发电发展现状及其前景

在20世纪80年代的高新技术产业出现了爆发,“阳光计划”受到重视,并在越来越多的国家开始实行。长时间以来,欧美先进国家非常关注环境与生态情况,大众的环保理念变强,这为太阳能光伏发电方式的进步和使用打造了基础;有关部门落实补助的策略,使用高电价购入的办法,推动了清洁可再生能源领域的壮大。1996年到2006年,全世界的太阳能蓄电池产量提升了接近20倍,2006年全世界这个领域的产量超过1700兆瓦,前后装机传送的电能在6GW,其中,日本这个方面的产量有760兆瓦,提升了3成左右;欧洲产量提升接近一一半,大致有470兆瓦;X提升了10%以上,有150兆瓦;全世界太阳能蓄电池的年产量有可能超过万兆瓦,和2006年相比提升了6倍多[5]。通过以上述数据可观察到:全球的光伏产业都走上快速发展的轨道,真正促进了有关的产业链不断进步[6]。

 1.2逆变器

逆变系统属于光伏发电系统的最关键部分。逆变器属于一类把直流电转化为交流电的设备,包含了你便桥、操控线路与滤波线路,逆变电源大范围使用不间断能源等供电设备[7]。

 1.2.1逆变器分类

当代的逆变方式较多,可以参考形式实施类别界定,重点包含了下面几类:

①依据逆变器传出频率分析,逆变器包含了工频、中频与高频。工频变换逆变电源依靠贡品变压器达成传入和传出间的电器隔离。高频变换是使用高频变换方式,其优势是占地小、自重不高、噪声小、效能高,为此,目前的光伏发电装置大部分是使用高频变换的办法[8]。

②依据逆变器传出的相数分,逆变器包含了单相、三相、多相等类别。

③依据逆变器的关键线路进行界定,逆变器包含了单端式、半桥式等类别。

④依据逆变器主开关部件的类别分,逆变器包含了晶闸管、晶体管、IGBT等类别。

⑤根据输出的稳定参量分,逆变器可分为电压型逆变器和电流型逆变器。

⑥依据控制办法分,逆变器包含了移项控制和PWM控制等类别。

 1.2.2逆变电源研究现状和发展趋势

本文研发的独立式光伏逆变电源依靠太阳能电池板传出的直流电能,把直流电能转化为需要的高水平的正弦波交流电,符合负载需求。在有关的电能转化的时候,开关电源方式得到了大范围使用,且伴随开关电源方式的进步,供电电源的功能变得更强,可为客户的负载给出单纯、稳定、波形符合要求的高水平正弦波,符合了客户对电源的高稳定度、高水准电能传送的诉求。

现在国内的逆变电源重点使用工频变换[9]。其实先输出50HZ的交流电信号,随后依靠贡品升压器获得需电压的交流电[10]。

电能变换技术发展到现在,变成了非常关键的一个后备设备,是供电装置里的必备元件[11],特别是和光伏发电系统融合后,让独立式光伏供电电源的进步更为广泛。近些年,当代逆变方法的进步很快,其走向关键体现在下面几个:

①高频化。理论解析和现实情况说明:变压器、电感、电容的体积和质量和供电频率的平方根是负关联,在将频率从工频50HZ增加到2020KHZ,用电装置占据的空间缩减至50Hz的规格时的4%-10%,能够节约九成的关键材料[12]。

②模块化。一是功率器件模块化,二是电源单元模块化。大功率开关电源,通产更实用数个独立的电源模块并联运作,有关模块一起担负负载电流,在几个模块失效时,其余的模块会均匀的担负复杂电流带来的压力。用这个办法,不止可以提升功率容量,在部件水平不足时,方可了高电流的传送需要。电源模块尽管冗余,但是相较于整体系统而言是非常小的,且让系统的平稳度获得提升[13]。

③数字化。伴随数字信号应对方式的不断成型和健全,对应的线路也有更大价值,其优势变得更为关键,让电脑处理操控难度降低,防止模拟信号的失灵,提升了系统抗扰乱的水平,方便程序的调试与硬件的遥控,此外也为新能源的并网方式创造了条件[14]。

④绿色化[15]。第一,节点优势明显。第二,有关电源对电网无干扰。

 1.3本文内容概述

本次研究融合独立式逆变电源技术与光伏发电技术研发一款光伏发电家用逆器具,这个系统关键是用在偏僻、光照比较强烈的无电区域,研发关键是为了应对缺电、无电的情况。本文的选用的电源包含了光伏电池板、蓄电池、控制器与逆变线路。

此次设计关键是为了:

(1)蓄电池充放电管控。研发了附带反馈操控的蓄电池充放电线路依靠单片机实时追踪电池电压,且操控开关部件,从而控制充放电电路的工作避免蓄电池出现低压放电现象和过充现象。

(2)推免升压电路。研发了半桥逆变线路。使用SG3525实施PWM操控,把低压直流实施高频逆变,更改成低压交流,通过高频变压器实施增压,变为高压交流电由滤波线路、全桥整流线路变为高压直流。

H桥工频逆变电路。研发H全桥逆变线路,使用单相纯正弦波逆变器的特有芯片EG8010实施SPWM管控,让线路生成50Hz220V正弦交流电,让负载应用。

(4)基于MATLAB仿真程序打造了对应的模型,对逆变控制策略进行了仿真。

第2章 基本原理

 2.1光伏发电基本原理

太阳能光伏发电基础布局关键是依靠半导体部件的构造特征和光学优势,其可以在阳光下吸取专门的波长范围内的光能,且用于激活自由电子和空穴,两者的定向运动会催发电动势与电能[16]。这便是光伏部件特有的光电效应。为了认知其中的机理,先要思考下面若干对应的含义。

P型半导体:加进去三价杂质元素,如硼等,产生了P型半导体。由于三价杂质子产生共价键的过程中,少了单个价电子且在共价键里导致一个空穴的出现,P型半导体里的空穴属于多数载流子,关键是掺杂产生的,电子属于少数载流子,是从热激发中出现的[17]。

N型半导体:在中假如五价杂质元素,如磷,产生这种半导体。由于五价杂质原子里仅存4个价键可以和附近的4个半导体原子里的价电子产生共价键,多出来的单个价电子由于没有共价键的约束很可能产生自由电子,在N型半导体里自由电子是多数载流子,其关键是从杂质原子里供应的:空穴属于少数载流子,从热激发里出现。

PN结:在半数半导体晶片上,依靠一些工艺方法,让一些表现出P型半导体,一些表现出N型。如此最后实现动态平衡,处于此种状态后,硼离子和磷离子的范围宽度是固定的,此范围就是PN结[18]。

光生伏特效应:符合要求的波长的光射在半导体装置上,其吸纳光能后两侧出现电动势,此种情况就是光生伏特效应[19]。

e2c30dc880455a5b6024f8fb10baecad  图2.1光生伏特效应原理图

如上图的情况,在光线到了包含了P、N两种类别的同质半导体材质组成的PN结上时,在既定的情况下,光能在被半导体吸纳后,出现了电子—空穴对。如果持续有光照,便会一直有电流通过线路[20]。

 2.2光伏发电系统的分类

光伏发电系统包含了光伏阵列、控制器、负载等,从构造上分析,太阳能光伏发电装置包含了三个类别:独立运作,并网型以及混合型[21][22]。

1.独立运行光伏发电系统

独立运作的光伏发电系统的构造见下图。

0d5a6c5bbbfb64e654c6a8ea731e3610  图2.2独立运行的光伏发电系统框架图

在独立的光伏发电系统,蓄电池当成储能电源单元是必须具备的,其把阳光照射传出的剩余的电能保存起来,在阳光不足或无光时应用。独立运走的光伏发电设备大多用于偏远山区,解决没电问题,因为这些地方需要的电量相对来说较小、地势复杂,建设变电站成本昂贵。

 2.并网型光伏发电系统

在不存在公共电力供应的范围里,光伏发电系统能够与电网连在一起,这需要逆变器可以和电网连在一起,并网类别的光伏发电系统构造见下图。

668544492d0aeb0aafb00c62a22a4879  图2.3并网型光伏发电系统框架图

此种系统能把蓄电池剔除,将电网做为自身的蓄能单元。操作好后,此系统的成本会少不少。

3.混合型光伏发电系统

在混合型光伏发电系统里提升一个备用发电机组,对应的构造见下图。

8cf46cc18d76d636acd94ba716b6d77c  图2.4混合型光伏发电系统框架图

2.3逆变电源技术及其原理

1.逆变电源技术

逆变电源属于一类使用开关类别的电能变换设备,其从交流或直流传入得到稳定的交流传出[23]。逆变电源的能量转化属于:传入的工频交流电通过整流线路变成直流电,直流电依靠逆变线路是交流PWM[24]的波电压。在逆变电源里,逆变器和其管控属于逆变电源的核心。判断此方面的性能的关键指标属于传出电压的水平,传出的电压水平是从下面的特点判断的[25]。

2.逆变原理(单相)

本设计使用单相电压型逆变线路,其能够包含半桥逆变线路与全桥逆变线路。

2af93f4dabc68336090a42a5627aea9e  图2.5逆变电路原理图

电压型逆变线路的特征:

①电压源在直流侧,和大电容并联,直流侧电压脉动不足,直流回路表现出低阻抗。

②因电压源的钳位效果,交流侧传出电压波形是矩形波,且和负载阻抗抗角没关系。且交流侧传出电流波形和相位由于负载阻抗的状况有差别而出现了变动。

③在交流侧是阻感负载时要给出无功功率,直流侧电容发挥缓冲无功能量的效果。

电压型半桥逆变电路

86f14face983d82393c32e3ae66963f2  图2.6单相半桥电压型逆变电路

半桥逆变线路包含两个桥臂,所有桥臂包含了单个控器与反并联二极管。在直流侧接上了双个彼此串联的充分大的电容,这些电容的相连位置变为主流电源的中点。负载连在这些电容节点与双个桥臂节点间。

设开关器件VT和VT2的栅格信号在单个周期里各存在半周正偏,半周反偏,且两个方面互补。传出电压U0为矩形波,其幅值为e1796c7308e5767aec7e7c35a900b8cf传出电流i0波形与负载状况有差别。

(2)单相电压型全桥逆变电路

3e861d6c180aec627cb0d09efd31f901  图2.7电压型单相全桥逆变电路

全桥逆变器线路包含了4个桥臂,也能够发现两个半桥线路。桥臂1与4对应时,桥臂2与3对应时,组成一对的2个桥臂同步联通,2对交替导通各180度。

第3章 系统硬件设计

 3.1系统整体设计概况

9d226c407814bea7bebd698cba5fc4b3  图3.1系统整体况图

本文依靠光伏阵列把光能转化为12V直流电源,对蓄电池充电,达到家用标准220V/AC。DC-AC-DC部分:先把蓄电池施加直流电压,通过PWM操控逆变为方波,依靠高频变压器增压,再整流获取平稳的高压电通过对应的控制的工频逆变线路达成获取220V正弦交流电。

 3.2充放电路

充放电线路使用MOSEFT功率管当成开关部件,在蓄电池电压不到10V时,蓄电池不再给电;在此方面的电压超过12V时,蓄电池再次给电。

1.电力场效应管(MOSEFT)

MOSEFT是三端器件,具有栅极G、漏极D和源极S。

d6ed22ba2d61e6dcd190318e9585bc14  图3.2电力MOSEFT的结构和电气图形符号

2. MOSEFT转移特性和输出特性

转移特性漏极电流ID和栅源极间电压UGS的联系

c5644bf1fd5267f2684c48a733cedb4a  图3.3电力MOSEFT的转移特性图

从图里的信息能够看出,MOSEFT属于电压类别的操控部件,传入的阻抗比较强,传出电流很小。

4.充放电电路

bc431b9a9b9748065c50ffd0871b2109-1  图3.5充放电控制电路

充放电操控线路,使用MOSEFT功率管当成开关部件,依靠核查线路对蓄电池的传出电压实施实时追踪,核查信号传送到单片机进行整理,让单片机判定传出的Q1与Q2连通或者关闭的信号,继而操控蓄电池的充放电。

由于单片机输出的信号为高电频(>2.5)有效,使用高压、大电流的功率管,不可以直接被单片机推动,因此要用TLP250打造推动线路,实施光耦合等效应激发MOS管。

在充放电控制电路设计中,对开关管开关频次的确定要思考系统的效能和开销等情况。分析以后,本研究使用MOSEFTPTP50N06当成主开关管。

 3.3蓄电池充放电电路的控制电路

充放电控制电路采用LM311电压比较器,实现对蓄电端电压实时采集和比较,经

AT89C51单片机处理,控制开关器件导通、关断,从而控制充放电电路。

1.LM311电压比较器

其属于一类非常灵活的电压对比器TTL集成芯片,可以在5至30V的一个电源下运作,也可以依靠±15的分离电源实施给电操作。和平日使用的计算放大设备一样,这款设备的通用效果很好。

 3.4推挽升压电路

目前,在变压器当成电气隔离部件的DC-DC方法里,最常见的拓步构造就是推挽与正激励两个类别。针对某个拓步构造来讲,使用的限制很大:单端正激励变换器为了防止产生变压器铁芯磁饱和情况,存在了磁复位的难题,为此,要对占空比实施某种水平的阻碍;推挽变换器因变压器原边漏感的出现,让功率管两侧出现很大的电压应力,适合用在电压大电流的情景,阻碍了推挽拓步构造的应用限度,此外功率管的连通通关时出现的漏感能量让开关管漏源极形成电压尖峰高,这让功率变压器的绕线、制作有了更高的要求,同时为较好的解决变压器的磁偏饱和的现象,需要器件具有一致性和驱动电路脉冲宽度相同。线路把推挽线路和单端的正激励线路组合在一起,不止同步保存了两类拓部构造的好处,也让其中的不足得到解决。

结构如图3.6

91d26fac2b30f63ecff6fc8d028d720b  图3.6推免升压电路图

根据上图的情况可知,Q1、Q2为共负极的功率开关管,T1是带抽头的增压变压器,整流线路是全桥类型,让操控的指令交叠推动两个开关管,通过变压器耦合形成高压矩形交流电压,然后通过全桥整流线路转换成高压直流。

推挽增压线路的具体构成非常好辨别,可当成是包含了2个彻底一样切对称的单端正激励类别的变换器。线路运作时,处于对称状态的功率管彼此辅助联通,出现的损失非常小,运作情况很好,且因双向磁化变压器铁芯的存在,防止变压器磁偏饱和的情况出现,为此在一样的铜芯大小下,推挽式线路比正激励类型的传出功率更大。但线路对称性的限制很大,不然铁芯很可能产生直流偏磁饱和的情况。

因MOSEFT的通态压降与整流二极管正面导通降比较小,不用考虑。

3.5推免电路的驱动电路

1.SG3525

SG3525是一款性能优越、功能健全的单片集成PWM控制芯片,其具备使用便利、使用范围大的特征,用推拉传出的办法推动,让推动效果增强;内部集成了操控线路、欠压锁定线路,可以调频,此外也可以约束占空比上限,能够用在MOS管当成为开关器件的变换器。

2.推挽驱动电路

f7a057924289efb7faaf6af548e2875f  图3.7推挽电路的驱动电路原理图

推挽式线路使用了高频升压器,为了防止率器件开关形成可以听闻的噪音,此推动线路使用超过20KHZ的频率。使用SG3525操控推挽线路。SG3525用在推动的N沟道功率管MOSEFT。外连电阻R4,跨接电阻R6和电容C1确定振荡器的频率,此外,外接电容也对死区时间有作用。频率运算式:

3ec795d58510feae333b5c416abed18b  在调频电阻R4,调频电容C1固定时,调整脉冲宽度,便会获得传出脉冲宽度有差别的各类脉冲,得到传出引脚11与14占空比与传出调宽电压有关关联,在脉冲宽度达到20%周期时,传出电压幅值达到上限。

因此选用的理论占空比为0.5,但实际情况必须考虑死区时间,预留相应的死区时间,实际选用占空比为0.47,死区时间为0.03。

经上述讨论,推免电路的占空比拟定约为0.5(死区时间省略)

经升压后,担负的电压比较大,IGBT开关部件具备下面的优势。

①IBGT的的高开关速率,小开关损失,削减部件出现温度过高的情况,让部件和总体系统的转化率明显提升。

②在一样电压与电流的条件下,其具备更为宽泛的安全运作范围,且耐脉冲电流冲击的水平更高。

③和VDMOEFT对比,其通态压降削减。

④与电力GTR和MOEFT相比,IGBT进一步提高了耐压和通流能力,同时拥有高开关频的特性。

综上比较和电路要求,H全桥电路采用IGBT器件。

1.绝缘栅双极集体晶体管(IGBT)

IGBT属于三端部件,具备栅极G、集电极C与发射极E。

bff15241eea7e9481271392c62a12c10  图3.8IGBT结构图及电气图形符号

IGBT工作原理

其推动机理和电力MOSEFT大致一样,属于一类场控部件。

①在UCE是正且超过启动电压UCE时,MOSEFT里产生沟道,依靠朝着晶体管给出基极电流让IGBT连通。

②在栅射极间赋予反相电压或不给予电压信号时,功率管里的沟道不见,基极电流遭遇隔断,让IGBT处闭掉。

 3.6全桥电路的驱动电路

H全桥逆变使用SPWM操控,实施工频50Hz逆变。EG8010属于一类功能健全、存在死区操控、数字化的正弦波发生器芯片,在DC-DC-AC两级功率变换构造或DC-AC一级工频增压变换构造里应用,连12MHZ晶体震荡器,可以出现比较精准、谐波等表现都很好的正弦波。EG8010芯片采用CMOS打造方法,其中集成了正弦发生器、幅度因子乘法器、维护线路,具备RS232串行通讯接口等性能。

 3.7输出电压显示

电压采集和显示线路包含了A/D转换模块、控制模块、显示模块。这个线路应用AT89C51单片机实现操控,把ADC809芯片当成相关转换模块的最关键部分,通过AT89C51单片机对由ADC0809传送来的数字信号进行处理,将电压信息由LED数码管进行软件译码动态显示。

1.ADC0809模数转换芯片

其属于附带了8位A/D转换器、微处理机兼容的操控逻辑的CMOS组件。其属于一类逐渐迫近式转换设备,能够与单片机直接连在一起。

第4章 软件设计

 4.1蓄电池充放电控制

蓄电池充放电控制线路使用AT89C51当成操控器单元,布局包含了线路,实时收集核查蓄电池传出电压,依靠LM311实施电压对比,传出信号到单片机进行应对,控制Q1和Q2的通断。

1.控制电路工作原理

(1)在要让电池的传出端电压Vin小于10V时,通过编号是U1的LM311的电压对比器实施对比,传出高电平,传送到单片机进行整理,随后传出命令,为Q1传出导通指令,为Q2传出关闭信号,蓄电池实施充电。

(2)在蓄电池充电后,核查到传出端电压Vin不低于12V时,让U3的对应比较器实施对比传出高电平,传到单片机整理,随后传出命令到Q1传出关闭指令,为Q2传出导通指令,蓄电池实施放电。

56d7a2bf43ff18842c7394af38457702  图4.1系统流程图解

2.程序设计

includereg5.h>//文件头

ORG0000H

AJMP MAIN //上电,转入主程序

ORG 0003H //外部中断0入口地址

MAIN:SETB EXO //允许外部中断0中断

SETB IT0 //选择边沿触发方式

SETB EA //CPU开中断

HERE:SJMP HERE //等待中断

ORG 0200H //中断服务程序

INSER:MOV A,#00H

MOV P1,A

JB P1.2 COMP1 //蓄电池输出电压对于10V

MOV P1,01H //正常供电

SJMP COMP

COMP1:MOV P1,02H //关闭Q2,接通Q1,蓄电池充电

COMP:RET

END

 4.2输出电压显示

1.显示电路工作流程

电压采集与显示电路由数据采集模块、A/D转换模块、控制模块、显示模块构成。该电路使用AT89C51单片机作为控制器,以ADCO809芯片作为A/D转换模块的核心,具有8路模拟量输入端口的AD0809芯片,利用引脚A、B、C3位地址输入端,通过赋予不同的值,给到不同的地址,能够从1-8路指令里任意选定一个实施转换。假如每隔一定的时间,3位地址传入端的地址逐步轮流变化,便能够依据次序对8路传入电压实施检测。

AT89C51单片机对由ADC0809传送来的数字信号进行处理,将电压信息由LED数码管的进行软件译码动态显示。

ea07a45d5c5b17a54180fa6bb77688cb  图4.2电压采集显示电路工作流程

第5章 局部电路仿真及系统联调

5.1推挽升压电路

1.推挽升压电路原理图

04a6de2214b741da6481d73fcce5bdeb  图5.1推挽升压电路原理图

  5.2 DC-AC工频逆变电路

1.全桥工频逆变电路原理图

219de06c893b8fc88ef5bee24bd0391c  图5.2全桥逆变电路原理图

  5.3系统联调

系统MATLAB仿真连线图

a645761c424b831b44b62cdc1897fe8e  图5.3系统MATLAB仿真连线图

结论

本文首先介绍了独立式光伏发电的背景,光伏发电的现状及前景以及逆变电源技术探讨情况和发展的情况,且阐述了光伏发电的基础机理与光伏发电系统的构造和类别、逆变电源技术和机理以及SPWM操控方法,选定了DC-AC—DC-AC三级系统整体硬件布局构造:DC-AC-DC采用推免电路进行高频逆变,把低压直流+12V变为高频交流电压,通过高频变压器与全桥整流线路,变为高压直流电;DC-AC使用H全桥逆变线路,使用对应的芯片开展SPWM操控,把高压直流转化为工频正弦交流电。

系统软件设计,采用AT89C51控制器,通过对蓄电池输出电压的监控控制蓄电池的充放电和对系统输出电压显示。通过本设计给出的仿真电路和仿真结果,得到预期的结果,验证了本文用的逆变思路的可行性。

本系统采用高频变压,避免了工频变压器带来的体积大、笨重、成本高、系统臃肿的困扰,实现了光伏发电家用逆变器的便携、小型化、低成本的特点。同时SPWM技术的运用有效的进行谐波的抑制,提高系统的效率,改善输出电压和电流波形,提高系统的可靠性和逆变的功能,充分体现家用逆变器使用简单、安全可靠的特点。

但由于时间有限,本设计还有很多问题仍未解决。

(1)光伏阵列容易受光照强弱的影响,输出电压波动较大,本设计采用光伏阵列先给蓄电池充电,再由蓄电池放电的思路,存在着间断供电的缺点,降低了本系统对太阳光能的利用率。

(2)高频变压器以其体积少、成本低、使用频率高的特点受到众人的青睐,将逆变器推向一个高频的发展领域。但与工变压相比,高频变压器牺牲了转换效率。而转换效率和频率之间的关系以及将转换效率最大化。

(3)器件功耗、谐波分析,由于本阶段学习知识有限,需要进一步的学习来弥补缺点解决问题。

致 谢

从论文选题到收集资料,再到写提纲,其中经历了聒噪、痛苦和彷徨,在写论文的过程中心情是五味杂陈的。开始选题时很迷茫,不知该怎么选好,幸而在同学和任课老师的帮助下,才得以确定。然后就是最难的找资料,由于首次写论文,不懂该怎么着手去收集、归纳资料,因而花费了好多时间在这上面,但收集到的资料真正能用上的却没多少。这时得感谢我的指导老师,他始终给予我细心的指导和不懈的支持。从论文框架到细节修改,都给予了细致的指导,提出了很多宝贵的意见与建议。老师以其严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风和大胆创新的进取精神深深地感染和激励着我。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪,这篇论文是在老师的精心指导和大力支持下才完成的。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

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家用太阳能—光伏发电逆变装置设计

家用太阳能—光伏发电逆变装置设计

价格 ¥9.90 发布时间 2023年9月3日
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