2kW光伏逆变系统设计

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在能源供应愈发紧张的今天,人们急需开发出更多的新型能源,太阳能作为新型能源中储量最大、污染最低的能源,受到了重点关注。太阳能经光伏板转化后输出直流电,其电压电流随光强、温度等因素变化不能直接使用,光伏逆变系统可以将光伏板的输出转换为广大用户可直接使用的交流电。故本文从光伏逆变系统的拓扑结构、控制策略、硬件电路和软件结构四个方面进行深入研究。首先,全面分析比较光伏逆变系统的拓扑结构,选取两级式结构,包含前级DC/DC升压电路和后级DC/AC逆变电路。分别对两个电路的经典拓扑进行分析与对比,选择Boost电路和全桥逆变电路。其次,在电路拓扑结构的基础上进行控制策略的研究,对于系统前后级分别进行控制。前级实现光伏阵列输出的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制,分析三种经典算法的工作原理,选用精度较高的电导增量法。后级实现逆变电路驱动控制,分析三种常用控制方式的工作原理,选用性能最好的三角波比较方式。在逆变输出端选用相位突变检测法进行孤岛检测,保障系统的安全性。最后基于电路拓扑结构及控制策略进行系统硬件电路和软件结构的设计,根据设计指标计算器件参数、选取合适的型号,并给出软件设计流程图。在以上研究的基础上,研制出一台光伏逆变系统样机,进行了输出性能测试与系统关键波形测试,结果表明系统输出功率可达2k W且效率达到设计要求,验证了本设计的可行性与可靠性。
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