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近一个世纪多全球步入高速发展的进程,社会的发展需要能源来支撑,但地球上积累的传统化石能源已经被开采殆尽,同时在利用传统能源发展社会的同时,带来了许多其他的问题。例如全球气候问题、可持续发展问题、抢夺能源造成的战争问题等,严重制约了社会发展的进程,为此需要寻找新的能源来替代传统的化石能源。太阳能作为最具有开发潜力的清洁能源,近些年世界各国都将目光投入到如何更加高效的利用太阳能。现阶段太阳能的主要利用方式为光伏发电,通过光伏发电系统将太阳能转换为电能进行合理高效的应用。光伏逆变器作为光伏发电系统的核心组件直接影响整个系统的效率。基于以上研究背景本文设计了一种户用式1.5kW单相光伏并网逆变器,适用于我国太阳能资源丰富的地区,对我国大力发展新能源,解决能源危机具有重大的现实意义。
本文主要从逆变器的电路结构、控制策略、硬件以及软件等方面对光伏逆变器进行了设计和研究。首先对论文的背景和意义进行了阐述,对光伏发电技术成熟的几个国家进行了分析和比较,总结了我国光伏发电技术的特点和发展前景。其次对太阳能电池工作原理和输出特性进行了系统的建模和仿真分析,确定了双路交错并联Boost加全桥逆变的拓扑结构作为逆变器的主电路结构。分析了交错并联电路的工作原理以及在减少纹波电流、提高逆变器效率方面的优势。同时分析比较了几种常见的MPPT算法,最终选取扰动观察法作为前级DC-DC变换器实现最大功率跟踪的算法,逆变器的并网采用带电压前馈的电压电流双闭环控制策略。采用TMS320F28335作为逆变器的主控芯片。对逆变器采样电路、驱动电路、电网电压过零点检测电路和滤波电路的结构和参数进行了详细的设计。在软件设计方面采用中断加循环的方式,对主程序模块、A/D采样模块、MPPT模块、SPWM生成模块以及捕捉中断控制模块进行设计。
在MATLAB软件中对设计的逆变器进行仿真验证,从输出功率、母线电压稳压和并网电流质量和响应速度等方面验证了系统的可行性。最后根据本文的设计搭建了一台1.5kW户用单相光伏并网逆变器的实验样机来进行模拟实验测试,来验证仿真结果的可靠性和系统的可实施性。
本文主要从逆变器的电路结构、控制策略、硬件以及软件等方面对光伏逆变器进行了设计和研究。首先对论文的背景和意义进行了阐述,对光伏发电技术成熟的几个国家进行了分析和比较,总结了我国光伏发电技术的特点和发展前景。其次对太阳能电池工作原理和输出特性进行了系统的建模和仿真分析,确定了双路交错并联Boost加全桥逆变的拓扑结构作为逆变器的主电路结构。分析了交错并联电路的工作原理以及在减少纹波电流、提高逆变器效率方面的优势。同时分析比较了几种常见的MPPT算法,最终选取扰动观察法作为前级DC-DC变换器实现最大功率跟踪的算法,逆变器的并网采用带电压前馈的电压电流双闭环控制策略。采用TMS320F28335作为逆变器的主控芯片。对逆变器采样电路、驱动电路、电网电压过零点检测电路和滤波电路的结构和参数进行了详细的设计。在软件设计方面采用中断加循环的方式,对主程序模块、A/D采样模块、MPPT模块、SPWM生成模块以及捕捉中断控制模块进行设计。
在MATLAB软件中对设计的逆变器进行仿真验证,从输出功率、母线电压稳压和并网电流质量和响应速度等方面验证了系统的可行性。最后根据本文的设计搭建了一台1.5kW户用单相光伏并网逆变器的实验样机来进行模拟实验测试,来验证仿真结果的可靠性和系统的可实施性。