小功率太阳能光伏发电系统

【摘要】： 当前世界能源短缺和环境污染问题日益严重,人们对环境保护问题的重视程度也在不断的提高,人们期望改变现有的能源结构,寻找新的替代能源。太阳能作为一种可再生能源,具有洁净无污染,可持续利用的优点,而光伏发电成为其中重要的研究领域。本文主要对一种小功率光伏逆变电源的直流升压部分和逆变部分进行了介绍。 本设计的第一部分为直流升压(DC-DC)电路,分别进行了非隔离型和隔离型的升压电路实验,鉴于过高的升压比,非隔离型升压电路并未体现出其体积小的优势,因此确定选用隔离型升压电路,以基于高频链开关技术的推挽正激电路为基础搭建升压主电路,绕制高频变压器,利用PWM控制器SG3525产生控制信号。第二部分为全桥逆变(DC-AC)电路,该部分控制核心芯片是TMS320LF2407型DSP,调制方式采用正弦脉宽调制(SPWM),输出电压采用PI闭环控制。这部分硬件电路在完成TMS320LF2407系统开发的基础上,重点设计隔离驱动电路,采用6N137和IR2110对控制信号进行隔离驱动:软件上主要通过DSP的比较寄存器完成SPWM信号的生成,并加入死区及死区补偿,PI控制环节根据反馈电压值保证输出电压稳定。 最后将各部分电路板组合成试验样板,经调试系统能够正常工作,得到实验波形,并对逆变电源的输出波形和效率进行了简单的分析。实验证明,本电源的设计基本达到预期的目标。 【关键词】：光伏发电 推挽正激 DSP数字信号控制 SPWM
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 光伏发电技术的发展及应用前景9-11
• 1.2 光伏发电系统简介11-12
• 1.3 本课题主要研究内容12-13
• 第2章 系统组成及工作原理13-15
• 2.1 系统控制方案13
• 2.2 系统实现方案13
• 2.3 系统框图13-14
• 2.4 辅助电源的设计14-15
• 第3章 光伏逆变器DC-DC部分电路15-30
• 3.1 DC-DC变换电路简介15
• 3.2 非隔离型DC/DC变换器(直流斩波电路)15-17
• 3.2.1 基本升压斩波电路15-16
• 3.2.2 基于软开关的升压斩波电路16-17
• 3.2.3 升压斩波电路实践结果分析17
• 3.3 隔离型DC/DC变换器17-23
• 3.3.1 推挽正激电路工作原理18-22
• 3.3.2 箝位电容C的作用与选取22-23
• 3.4 功率变压器的设计23-28
• 3.4.1 功率变压器的参数及公式23-25
• 3.4.2.磁心材料的选择25-26
• 3.4.3.变压器主要参数的确定26-28
• 3.5 DC-DC控制芯片SG352528-30
• 第4章 光伏逆变器DC-AC部分电路30-48
• 4.1 DC-AC部分主电路30
• 4.2 正弦脉宽调制SPWM的原理与实现30-36
• 4.2.1 正弦脉宽调制(SPWM)的基本原理30-31
• 4.2.2 正弦脉宽调制的控制方式31-34
• 4.2.3 SPWM的生成方法34-36
• 4.3 利用TMS320LF2407产生SPWM36-43
• 4.3.1 TMS320LF2407A芯片描述36-40
• 4.3.2 SPWM脉冲数据的计算40-41
• 4.3.3 用TMS320LF2407产生SPWM41-43
• 4.4 SPWM脉冲的死区控制及死区的软件补偿43-46
• 4.4.1 死区控制43-45
• 4.4.2 死区的软件补偿45-46
• 4.5 逆变输出电压的闭环控制46-48
• 4.5.1 输出电压检测电路46
• 4.5.2 PID算法简介46-47
• 4.5.3 数字PI的参数整定47-48
• 第5章 隔离驱动电路设计48-57
• 5.1 隔离驱动方式概述48-51
• 5.2 DC-DC部分驱动电路51-52
• 5.3 DC-AC部分隔离驱动电路52-57
• 5.3.1 高速光耦6N13752-53
• 5.3.2 功率驱动器件IR211053-57
• 第6章 实验数据分析57-62
• 6.1 波形分析57-60
• 6.1.1 DC-DC部分波形分析57-58
• 6.1.2 DC-AC部分波形分析58-59
• 6.1.3 输出电压波形59-60
• 6.2 硬件电路外观60-62
• 第7章 全文总结与展望62-63
• 参考文献63-65
• 附录 DSP及其外围电路原理图65-66
• 致谢66-67
• 研究生履历67

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