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小功率光伏并网逆变电源的设计 小功率光伏并网逆变电源的设计

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《小功率光伏并网逆变电源的设计》修改意见稿

1、“.....因此光伏并网逆变器的输出常采用电流控制,此时光伏并网 系统和电网实际上是交流电流源和电压源的并联,只需控制逆变器的输出电流以跟踪电网 电压,即可达到并联运行的目的。这种控制方式相对简单,使用比较广泛。 综上所述,本文设计的光伏并网逆变器采用电压源输入电流源输出的控制方式,即 电压型逆变器。采用电压型逆变主电路,可以同时实现有源滤波和无功补偿的控制,在实 际中已经得到了广泛的研究和应用,可以有效的进行光伏发电提高供电质量和减少功率 损耗,而且可以节省相应设备的投资。 并网逆变器回路方式的选择潍坊学院本科毕业设计论文 逆变器的主电路结构按照输出的绝缘形式分为工频变压器绝缘方式高频变压器绝 缘方式无变压器方式种。逆变器无变压器无绝缘方式主电路比工频变压器绝缘方式复 杂些,比高频变压器绝缘方式简单,效率高。此外这种方式没有变压器,体积小重量 轻成本较低,是到目前为止比较好的种主电路方式......”

2、“.....本论文决定采用无变压器的两级结构,即前级的变换 器和后级的逆变器,两部分通过连接。系统的控制部分由以 为核心的控制单元完成,另外系统设计了辅助电源为控制电路提供电源,辅助电源采用 芯片。光伏并网发电系统的结构图如图所示。 图系统框图 由于电路的输入工作在断续状态下,若不加入储能电容,光伏阵列的工作时断 时续,不能工作在最佳工作状态,加入了储能电容后,电路功率开关断开时光伏阵列 对储能电容充电,使太阳能电池始终处于发电状态,此时调节电路占空比才能有效 跟踪最大功率点,因此储能电容对于利用电路实现功能是必不可少的,然而在 大负荷情况下,储能电容始终处于大电流充放电的状态,对其可靠工作不利,同时由于储 能电容通常为电解电容,增大了装置的体积,使整个系统变得笨重。因此只需加入 通量较小的无感电容甚至不加电容,避免了加电容带来的弊端。电路简单......”

3、“.....因此,选用升压电路。 光伏并网发电系统主电路的拓扑结构图如图所示。光伏阵列输出的额定直流电压为 网输送功率。的作用除了连接变换器和逆变器,还实现了功率的传 递。系统主电路的拓扑结构如下 潍坊学院本科毕业设计论文 图系统主电路的拓扑结构 光伏并网发电系统的工作原理 前级电路的工作原理 电路原理图 电路由开关管,二极管,电感,电容组成。电路的作用是将电压 升压到。,其中,是光伏阵列的输出电压,是电路的输出电压。电 路原理图如下 图电路原理图 工作过程 在每个斩波周期内,开关管导通关断各次。开关管导通时,等效电路如图 所示,流过电感的电流为,在电感未饱和前,电流线性增加,电能以磁能的形式储存 在电感中。此时,由于二极管阳极接在电源负极,二极管关断,电容只能向电阻姓放 电,提供电阻电流名,。当二极管关断时,其等效电路如图所示,由于流过电感的电流不 能突变......”

4、“.....此时,电源和电感串联,向电容和电阻供电。简言 之,开关管导通时,二极管反偏,输出级隔离,由输入端向电感提供能量开关管 断开时,输出级吸收来自电感和输入端的能量。潍坊学院本科毕业设计论文 根据上述分析,列出工作过程中的关系表达式如下 式中,为开关管的开关周期为占空比为开关管的导通时间为开 关管的截止时间。整理后得 工作原理 根据电感电流在周期开始是否从零开始,是否连续,可分为连续的工作状态或不连续 的工作状态两种模式。由于电路在断续工作时,电感电流的不连续意味着光伏阵列输出的 电能在每个周期内都有部分被浪费了,而且纹波也会大些。因此般把电路设计 为连续导通的工作状态。 后级电路的工作原理 电路原理图 光伏并网发电系统的逆变器采用单相全桥逆变器结构,其拓扑结构图如图所示。 图单相全桥并网逆变器主电路结构图 工作原理 上图所示是单相全桥并网逆变器主电路结构图......”

5、“.....是输入 的恒定的直流电压,是逆变器的输出电压,是从逆变器输出到电网的电流。 为交流输出电感,为直流测支撑电容,即前级电路的输出电容,是主开关 管,是其反并联二极管。对四个开关管进行适当的控制,就可以调节电流式 为正弦波,并且与电网电压保持同相位。光伏并网发电系统要求在并网逆变器的潍坊学院本科毕业设计论文 输出侧实现功率因数为,波形为正弦波,输出电流与网压同频同相,其控制策略与般 的电压型逆变器的控制策略有所不同,如图中,每个开关器件上都反并联个二 极管,起着续流的作用。交流侧电感的作用在于 有效抑制输出电流的过分波动 将开关动作所产生的高频电流成分滤除 由于输出电感的存在,输出电流的基波分量式。在其上产生个电压。, 这样,变换器的输出电压的基波和电网电压之间将产生个位移量,通过控 制开关器件使变换器的输出电压满足上述的矢量关系,这样在理论上可以实现输出电流 与电网电压同频同相......”

6、“.....通过控制开关器件的导通和关断时间,实现能量从 并网逆变器向电网传递,达到输出功率因数为的目的。 图逆变器电路图 第三章光伏并网发电系统的设计 逆变部分是整个光伏并网发电系统的重要组成部分,逆变部分包括主电路控制电 路和保护电路驱动电路及输出滤波电路四部分。其中主电路主要完成能量变换,吸收电 路软化开关器件的开关曲线控制电路完成对输出电流的控制以满足并网的要求保护电 路主要对各种故障进行保护驱动电路是功率主电路和控制电路的接口电路输出滤波电 路主要滤除高次谐波,提高输出波形的质量。 系统的设计参数是输入电压范围为,额定输出电流为,额定功率为。 主电路的设计潍坊学院本科毕业设计论文 并网逆变器的主电路采用单相全桥主电路,通过对逆变器进行适当的控制,可使交流 侧电流接近于正弦波,功率因数可为单位功率因数。开关管的选择主要考虑以下几个 方面 电压容量在工作过程中......”

7、“..... 否则,器件将被过压击穿而损坏 电流容量在工作时,集电极峰值电流必须处在开关安全工作区以内小 于到倍额定电流 散热要求在开关过程中会产生大量的开关损耗而使器件发热,因而在考虑选 择器件时必须综合考虑装置的散热条件。分别从以上三个方面考虑,在本系统中,的 两端承受的电压为直流,考虑到器件开关过程中电压峰值的影响,选取定的电 压裕量,因而选取的耐压值为电流方面,单相全桥的额定工作电流为,最大 为,因而为了保护系统的工作安全,对开关管电流选取了较大的裕量,取额定电流 为散热方面,为了保证开关管的充分散热,采用添加散热器的措施。 总之,本论文中的系统采用的是公司型号为的作为主电路桥臂的开 关管,其主要参数为耐压,额定电流。 控制电路及保护电路的设计 并网同步的实现 根据电流控制型并网逆变器原理,为使光伏并网发电系统的有功功率输出达到最大, 必须控制输出电流的频率和相位......”

8、“.....所以电网相位的跟踪是必 须解决的问题,般采用锁相环实现。 锁相环的原理与实现 锁相环是指能够自动跟踪输入信号频率与相位的闭环反馈控制系统。目前传统的模拟 锁相环主要由鉴相器环路滤波器和压控振荡器组成。 鉴相器的输入是电网电压的采样信号和压控振荡器的输出,鉴相器的输出为误差 信号,该信号为和相位差的线性函数。环路滤波器滤除中的高频信号后得到 ,再由来控制压控振荡器来改变输出信号的频率和相位来逼近的频率和相位。 当环路锁定时,输出信号和输入信号同频同相。锁相环原理框图如图所示。 图锁相环原理框图 随着大规模集成电路的发展和应用,出现了数字式锁相环和将鉴 相器压控振荡器可编程计数器等集成于个集成电路的混 合锁相环。都是以硬件电路方式实现锁相功能的, 有着较为复杂的硬件电路,因此在使用过程中会遇到硬件电路不可避免的问题直流零点 漂移器件饱和等。随着技术的发展......”

9、“.....得到了广泛的应用。软件锁相环的基本组成如图所示。 潍坊学院本科毕业设计论文 目录 摘要, ......”

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