基于DSP的功率電感5kW離網(wǎng)型光伏逆變器設(shè)計(jì).doc

《基于DSP的功率電感5kW離網(wǎng)型光伏逆變器設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、基于DSP的功率電感5kW離網(wǎng)型光伏逆變器設(shè)計(jì)　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電是當(dāng)今世界上最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)按照系統(tǒng)運(yùn)行方式的不同可分為離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，尤其是光伏屋頂計(jì)劃的實(shí)施，國(guó)內(nèi)對(duì)離網(wǎng)型光伏逆變器的需求將越來(lái)越大。離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由光伏電池陣列、控制器、逆變器、儲(chǔ)能裝置等環(huán)節(jié)組成，如圖1所示，其中逆變器是光伏系統(tǒng)中重要的器件之一，其可靠性和轉(zhuǎn)換效率對(duì)推行光伏系統(tǒng)、降低系統(tǒng)造價(jià)至關(guān)重要?！　　　∧壳?，國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品主要存

2、在以下不足：a.大多采用單片機(jī)控制，實(shí)時(shí)性差，數(shù)據(jù)處理及通信能力有限；b.采用變壓器，體積大、笨重；c.輸出電壓精度不高，不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。本文提出了5kW光伏控制器的設(shè)計(jì)方案，可以廣泛用于離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、輸出電壓精度高、波形好、現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控等特點(diǎn)?！　　　?、5kW離網(wǎng)型光伏逆變器基本結(jié)構(gòu)　　光伏逆變器的結(jié)構(gòu)如下所示，包含一次回路和二次回路兩部分，其中一次回路由輸入濾波電路、Boost升壓電路、全橋逆變電路和輸出濾波電路等組成，二次回路由TMS320Fz812

3、控制器電路、信號(hào)檢測(cè)電路、人機(jī)交互電路和通訊電路組成。下面就5kW離網(wǎng)型光伏逆變器的硬件主電路和控制策略進(jìn)行設(shè)計(jì)?！　　　D2光伏控制器結(jié)構(gòu)圖　　　　2、5kW離網(wǎng)型光伏逆變器硬件設(shè)計(jì)　　目前，常用的離網(wǎng)型逆變電路主要有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：工頻隔離單級(jí)逆變器、高頻隔離兩級(jí)逆變器和無(wú)隔離兩級(jí)逆變器。經(jīng)理論計(jì)算和實(shí)踐驗(yàn)證，使用一種更適合用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：無(wú)隔離兩級(jí)逆變，也叫做Boost逆變器，如圖3所示。　　　　通過(guò)輸入濾波電路對(duì)光伏太陽(yáng)能輸入的48V直流電進(jìn)行濾波處理，然后通過(guò)Boost升壓電路進(jìn)行升壓，采用

4、全橋逆變進(jìn)行逆變處理，輸出SPWM波，最后經(jīng)過(guò)LC低通濾波器進(jìn)行濾波，輸出50Hz頻率的正弦波。　　2.1輸入濾波電路的設(shè)計(jì)　　輸入濾波電路是由濾波電容組成，用來(lái)減小輸入端電壓的脈動(dòng)，假設(shè)變換器傳輸最大功率為Pmax，由輸入輸出功率相等可得出一個(gè)周期內(nèi)輸入濾波電容所提供的能量約為　　　　　　2.2Boost電路　　Boost電路如圖4所示，其中Q為全控型的功率器件IGBT，Boost電路是一種輸出電壓等于或高于輸入電壓的非隔離直流變換電路，當(dāng)光伏控制器的輸入電壓在允許范圍波動(dòng)時(shí)，通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)器件Q的導(dǎo)通比D，使輸

5、出電壓保持穩(wěn)定?！　　　「鶕?jù)Boost電路中電感電流是否連續(xù)可以分為電感電流連續(xù)、電感電流斷續(xù)和電感電流臨界連續(xù)三種工作模式。當(dāng)工作于臨界工作模式時(shí)，電感的取值滿足式（3）。　　　　　　2.3單相全橋逆變電路　　本文中單相全橋逆變電路的驅(qū)動(dòng)波形是通過(guò)調(diào)制法得到的，信號(hào)波和載波的產(chǎn)生以及調(diào)制都是通過(guò)DSP2812實(shí)現(xiàn)的。SPWM有三種調(diào)制方式：同步調(diào)制、異步調(diào)制和分段同步調(diào)制，本設(shè)計(jì)輸出頻率是50Hz，頻率不是太低，所以采用同步調(diào)制方式?！　　　?.4LC低通濾波器　　SPWM波中含有載波頻率的整數(shù)倍及其附近的諧波分量

6、。為了獲得良好的輸出電壓波形，必須利用LC低通濾波器消除高次諧波。隨著載波比的升高，最低次諧波離基波越遠(yuǎn)，也就更容易進(jìn)行濾波，提高載波比將有效改善輸出電壓質(zhì)量，但載波比的提高受制于功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)速度以及開(kāi)關(guān)損耗等因素，LC低通濾波器的選取主要考慮幾個(gè)方面的因素，噪聲、抑制能力、輸出阻抗、逆變電流應(yīng)力。　　設(shè)計(jì)中還要綜合考慮濾波電路的體積、重量以及制作成本，通常截止頻率選擇在開(kāi)關(guān)頻率的1/10~1/20，本設(shè)計(jì)中選擇系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率為18kHz，逆變器輸出交流電源頻率為50Hz，初步確定截止頻率為1kHz，濾波器中有兩

7、個(gè)待定的參數(shù)，即濾波電感和濾波電容?！　C低通濾波器的結(jié)構(gòu)如圖5所示，3、5kW離網(wǎng)型光伏逆變器的控制策略SPWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用十分廣泛，本文采用PID控制與閉環(huán)負(fù)反饋控制相結(jié)合的數(shù)字控制策略。