1700W光伏并网逆变器功率系统设计

【摘要】：近年来,PV(光伏)并网发电在可再生清洁能源利用的领域,已经取得了长足的进步,是目前最具有实用价值的研究方向之一。PV逆变器作为太阳能并网发电的核心部分,向着高功率大型工业化的集中式发电和低功率轻型家庭化的分布式发电两个研究方向延伸,并越来越注重安全性、智能性和多功能性。 本文的研究目的是设计并实现一种分布式小功率隔离型家用并网PV逆变器的功率系统,并保证与控制系统的匹配,实现完备的太阳能逆变功能。首先本文按照项目指标和预算选择了安全经济且易于控制的隔离型逆变拓扑,并根据系统功能将功率系统划分为全桥电路,供电电源,辅助功能电路三个部分。其中,全桥电路的驱动设计使用了低成本的双通道自举式IGBT(绝缘栅双极性晶体管)驱动器,无需独立隔离电源,输出电压尖峰最大值小于4V,稳定性良好。供电电源的设计针对太阳能电池板的宽幅特性,选择了高效经济的反激式开关电源,满足系统多路供电的需求,夜间自耗电仅50mW达到了CEC(加州能源协会)标准。辅助功能电路则设计了可有效地吸收高阶谐波和EMI的直流/交流滤波电路,用于实时反馈控制和保护的多路采样电路,以及用于隔离升压的高效环形工频变压器。最后,本文针对调试好的样机进行了性能测试和稳定性试验,确保样机功能完整并能够长期稳定地工作。 目前,本文研制的PV并网逆变器第二版样机已经通过了全部验收测试,其中最高效率达到了92.45%、满功率THD(总谐波失真)为1.2%、PF(功率因数)为1,这3个主要参数已达到了同类欧洲水平,并且整机的硬件成本相比国外产品更低。同时,该样机已在实验室稳定运行了2个月,总计发电超过140千瓦时。 【关键词】：PV逆变器 自举式驱动 反激式电源 隔离并网
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-15
• 1.1 光伏发电的应用背景10-12
• 1.2 光伏并网逆变器技术发展趋势12-14
• 1.3 本文研究内容14-15
• 第二章 光伏并网逆变器总体设计15-21
• 2.1 光伏并网发电系统简介15-16
• 2.2 光伏并网逆变器设计总述16-21
• 2.2.1 系统结构与工作模式16-18
• 2.2.2 控制系统简述18-21
• 第三章 全桥驱动电路设计21-40
• 3.1 驱动总体方案设计21-25
• 3.1.1 驱动设计分析21-23
• 3.1.2 驱动环境与指标23-25
• 3.2 重要器件选择与功能实现25-34
• 3.2.1 控制芯片简介25-26
• 3.2.2 分立器件选择26-31
• 3.2.3 工作原理与保护电路31-34
• 3.3 驱动功耗分析与散热设计34-39
• 3.3.1 功耗分析34-36
• 3.3.2 散热器设计36-39
• 3.4 驱动PCB设计39-40
• 第四章 供电电源设计40-56
• 4.1 供电需求与指标40-41
• 4.2 电源拓扑选择41-43
• 4.3 电源电路设计43-51
• 4.3.1 控制方式43-45
• 4.3.2 启动电路45-46
• 4.3.3 滤波、整流电路46-48
• 4.3.4 保护、缓冲电路48-50
• 4.3.5 反馈电路50-51
• 4.4 电源磁路设计51-53
• 4.4.1 高频变压器51-53
• 4.4.2 滤波电感53
• 4.5 次级供电设计53-54
• 4.6 电源PCB设计54-56
• 第五章 辅助功能电路设计56-68
• 5.1 采样与保护电路设计56-60
• 5.1.1 采样控制与保护56-59
• 5.1.2 继电器保护59-60
• 5.2 滤波电路设计60-65
• 5.2.1 直流输入滤波电路60-62
• 5.2.2 交流输出滤波电路62-65
• 5.3 隔离工频变压器设计65-68
• 5.3.1 指标要求与选型65-66
• 5.3.2 测试与分析66-68
• 第六章 整机测试及结论68-76
• 6.1 分项测试与分析68-74
• 6.1.1 测试条件说明68-69
• 6.1.2 效率测试69-70
• 6.1.3 功率因数测试70-71
• 6.1.4 THD测试71-72
• 6.1.5 孤岛保护测试72-73
• 6.1.6 MPPT测试73-74
• 6.2 测试结论74-76
• 第七章 总结与展望76-78
• 7.1 总结76
• 7.2 展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-81
• 攻硕期间取得的研究成果81
• ●发表论文81
• ●参与项目81
• ●硕士期间获得荣誉81

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