中期报告-光伏发电家用逆变器设计.doc

中 北 大 学 毕业设计中期报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：计算机与控制工程学院专 业： 电气工程及其自动化设 计 题 目：家用太阳能逆变器设计指导教师:2015年 5 月 15 日毕业设计中期报告学校中北大学专业电气工程及其自动化学生姓名学号1105044248指导教师吴其洲设计家用太阳能逆变器设计本人在该设计中具体应完成的工作技术及工作要求：(1）建立光伏独立逆变电源主要部件的数学模型；(2）分析光伏独立逆变电源的单电压环控制的动态性能及其参数整定；(3)给出电路升压部分设计；(4)给出光伏独立逆变电源主要环节的硬件电路设计；(5)光伏独立逆变系统软件设计。 （6）翻译不少于3000字的相关英文技术资料。 （7）撰写专题论文。1、 简述毕业设计开始以来所做的具体工作和取得的进展(1) 单相电压型桥式逆变电路其工作原理：T1T4与D1-D4组成了桥式电路的4个桥臂，当T1、T4接通，T2、T3阻断时，负载电压为正；当T2、T3接通，T1、T4阻断时，负载电压为负。这样就把直流电变成交流电，改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。当T1与T4或T2与T3为通态时，负载的电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；当D1与D4或D2与D3为通态时，负载电流与电压反向，负载电感中储存的能量向直流侧反馈，即负载电感将吸收的的无功能量反馈回直流侧。其特点：1）直流侧为电压源，并联大电容，直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。2）由于电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗的情况不同而不同。3）当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。(2) Boost DC-DC升压斩波电路其工作原理：假设电路中的电感L,电容C值很大。当V处于通态时，电源向电感L充电，充电电流基本恒定为，同时电容C上的电压向负载R供电，因为C值很大，基本保持输出电压恒定。设处于通态的时间为，此阶段电感L上积累的能量为。当V处于断态时和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量，设V处于断态的时间，则在此期间电感L释放的能量为（-）。在电路工于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即简化得 上式中的T/ 1,输出的电压高于电源电压。升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是电感L储能之后具有电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上原理中，认为处于通态期间因电容C的作用使得输出电压不变，但实际上C值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，必然会有所下降，故实际输出电压会略微低于上式计算结果。但是，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。（3） PWM控制技术 PWM控制就是对脉冲宽度进行控制。其基本原理为面积等效原理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲夹在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积，所说的效果相同，是指环节的输出响应波形基本相同。1）SPWM波形即用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。把正弦波分成n等份，就可以把正弦波看成是由n个彼此相连的脉冲序列所组成的波形，这些波形宽度相等，都等于，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅值而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应的正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦半波的面积相等。2）PWM逆变电路的控制方法a 计算法：根据PWM控制的基本原理，给出逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数，PWM波形中各脉冲宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，就可以所需的PWM的波形。计算法很繁琐，当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。b 调剂法：把希望输出的波形作为调制信号，把接受调剂的信号作为载波，通过信号波的调剂得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波在为载波，因为等腰三角波上任一点的水平宽度和高度成线性关系且左右对称，当它与任何一个平缓的调制信号波相交式，在交点时刻对电路的开关器件的通断进行控制，就可以得到宽度正比于信号波幅值的脉冲。在调制波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。单相桥式PWM逆变电路令调制信号为正弦波，载波为三角波。2、 目前存在问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容）目前存在问题1、 实物还没做出来。2、 系统控制部分尚处于了解阶段。3、 对相关的仿真工具认识还不够深，还需学习。4、 对脉宽调制芯片SG3525，以及用TIP250芯片构成驱动电路还需深入的理解。下一步：1、 加快对相关部分的了解，掌握，绘制功能模块电路。2、 设计算法，编写程序。3、 构造整体的电路，尽快进行系