云京研光伏10kw并网逆变器技术方案(090622)

1、 云京研光伏10kw并网逆变器技术方案光伏10kw并网逆变器技术方案（注：红色字体的项目需要进一步完善）一、 项目开发任务及小组成员及职责表序号姓 名职称/职务项目工作分工1韩郁组长/项目指导指导、评审2邢波分组长/项目研发项目开发计划、规格书制定、项目方案评审、项目开发3W博士负责人/项目研发总体方案设计者，把握项目整体软硬件设计、调试4黄其林项目研发硬件电路设计、调试。发现问题，解决问题。5刘世阳项目研发监控电路软硬件设计、逆变器调试。6方廷项目研发实验平台建设，硬件电路设计、调试。发现问题，解决问题。7冯乾商务设备、物料采购。外协加工事宜二、 项目小组确定设计目标1、输入电压（DC300

2、V600V）2、输出电压标称AC380V，允许偏差10%、系统容量10KW3、输出频率50HZ 允许偏差0.5Hz4、纹波电流5%I（电感电流）5、直流过压及欠压、直流侧防反放电保护6、逆变过流、模块过热、掉电 短路、接反等故障处理功能7、电网波动、恢复并网保护 防孤岛效应保护 8、最大功率点跟踪（MPPT）9、切人电网的速度控制在30毫秒10、可配备RS232/485、CAN总线等接口 11、逆变控制系统的母线工作最下限电压为300V 12、斩波频率20K 系统效率控制在95%以上13、软启动三、 光伏10kw并网逆变器主回路拓扑结构四、 系统输入/输出参数及描述1、DSP模拟量输入序号信号

3、名称是/否参与控制正常、报警值故障值传感器输出1光伏电压是300-600V 750V900V0-25mA2光伏电流是30A 37A 45A+/- 4V3电感电流U相是60A 75A 90A+/- 4V4电感电流V相是60A 75A 90A+/- 4V5电网电压U相否380V 290/470V200/570V0-25mA6电网电压V相否380V 290/470V200/570V0-25mA2、DSP模拟量输出序号信号名称是/否参与控制正常、报警值故障值传感器输出1反馈有功功率否420mA模拟电路2系统功率因素否420mA 模拟电路3逆变电流有效值是420mA 模拟电路4进入电网的无功功率否420

4、mA 模拟电路5无功电流是模拟电路6有功电流是模拟电路3、DSP数字量输入/输出序号DSP数字量输入信号说明序号DSP数字量输出信号说明1硬件检测过流报警0/11散热风扇0/12硬件检测过流故障0/12报警、故障输出去风鸣器0/13硬件检测电网掉电 0/13过压放电管0/14fo故障信号0/145手动与自动控制0/16本地控制与远程控制0/17本地控制启动与停止0/18远程控制启动与停止0/1五、 硬件原理图及PCB设计1、系统原理图由采样电路、保护电路、DSP核心电路、DSP外围电路 控制电源、驱动电源、辅助电源方案、上微机监测等部分组成（框图及描述）2、用TI公司DSP2407作为系统的核

5、心处理器，片外扩展14位A/DC采样3、整个系统控制回路由3块PCB板组成,DSP板和驱动板及上微机PC板（对PCB板的要求 能通过EMC的几个大项的测试）4、硬件电路板输入输出接口定义表格六、 项目系统控制策略1、开/闭环、功率/电流环、手动控制和自动控制可控切换2、系统软件控制框图及功能图、模块层次说明及描述3、SVPWM控制方式，双环输出，功率环追踪最大功率点，电流环输出。控制电流馈入电网。4、SVPWM对母线电压利用率高，对电网没有高次谐波污染、对功率模块（IPM）的开关损耗小5、SPWM与SVPWM分析对比A、SPWM调制：三相逆变器可以看成三个单相半桥组合而成。对于半桥电路而言，S

6、PWM调制时，相电压的峰值为（直流电压为），所以组合成三相电路之后，逆变器线电压的有效值为：B、采用SVPWM调制时：逆变器输出相电压峰值为：，所以相电压有效值为，综上线电压有效值为根据上面的分析：SPWM调制直流电压利用率为，SVPWM调制直流电压利用率为。通过分析可知，与SPWM控制方法相比，SVPWM控制方法能够提高直流电压利用率。6、系统控制框图逆变器七、 主回路功率元件设计及技术质量要求1、整流模块及反向二极管的选取经整流模块后母线电压则输入电流的最大值指电路的效率 取90%留取一定裕量，整流模块的应满足耐压大于1200V，耐流大于100A2、IPM的设计1、 电压等级：U=（1.1

7、5*UD+150）1.1=（1.15*520+150）*1.1=870V2、 电流等级：I=1.414*30*1.5*1.5= 95A（交流侧峰值电流*过载能力*安全系数）所选择的继流二极管和IPM所承受的尖峰电流为130安培 综合考虑 留取一定裕量选择 1200V 100A3、电容的选取：4400uF/450(计算公式) 在PV系统实际设计中，母线电容的实际设计方法，电容量不能根据纹波电压来确定，而是由电容的允许纹波电流求出电容量，这样可靠性高。一般选取电流的纹波要小于输出电流的2%。而求出电容量后很容易算出纹波电压来。以纯功率10KW输出, 按0.9的变换效率,则母线上的平均功率为1100

8、KW，因此母线电容的选取如下： =1345uF （1）式中： 表示最大占空比 表示最大纹波电流 表示阵列在最大功率点时的输入电流； 表示阵列在最大功率点时阵列的等值负载电阻，定义为： （2）式中与分别表示光伏阵列最大功率点时的输入电压与电流。4、电感的设计电抗器电感值上限设计1、母线电压最低时，逆变器输出相电压幅值为，此时必须证逆变在输出全有功功率条件下，则必须满足条件 （1）其中，将其带入上式得到滤波电抗器电感值的上限(这参数不知道是多少)=1.5mH电抗器电感值下限设计思想1、逆变器电感值越小，并网电流脉动幅度越大，纹波电流的大小作为设计目标2、电流峰值附近的脉动幅度比过零附近的幅度大。其

9、原因是，电感两端的电压差比较大，在电流峰值附近，电网电压幅值高，当逆变器开关管处于关断过程中，电感上的电压为电网电压，在同样的时间内电压大则电流幅度变化大。3、功率器件的开关频率也对电感的设计直接的影响，因此滤波电感的L的选取如下：L=（Vi-Vo）*D/（f*dIL）=（424-212）*0.5/（20000*10）=530H式中: D 为电压增益F 开关频率dIL 纹波电流一般输出滤波电路常采用LC结构，在得到电感参数以后，根据输出滤波器的截止频率，可以得到滤波电容值。则滤波器的截止频率为；1000（Hz）。：即滤波电容的值为14UF5、升压变压器设计序号设计主题描 述1作 用隔离升压2设

10、计数量1台3设计说明1、 三相容量10KVA2、 三角形/星形、电压比190V:380v3、 三角形抽头/星形a、b、c、N均引出线 4、 其他均符合安规、国标4注意事项1、确定原副边的比值，即输入电压最低时，也能得到所需要的并网电压2、输入电压最高，占空比最大时，磁芯不能饱和3、能量全功率（10KW）传输时，变压器的温度要在允许的范围内 (温升600C)4、1、2次绕组漏感尽量小、损耗相等 （效率98%）5、铜损与铁损应相等，损耗尽量低（原边用线8mm2 副边用线4mm2）耐压1000V以上6、合安全规则光伏阵列输出电压范围：，在直流电压最低并采用SVPWM控制方式的条件下下，逆变器的输出线

11、电压为：假定变压器自身的压降为额定电压的15%，为了保证在电网电压在额定值情况下仍能够向电网可靠送电，变压器原边的额定电压至少为，考虑余量取变压器原边的额定电压为183V，变压器变比取为380/1832.07。6、主电路元件清单 序号名称生产厂家型号规格数量备 注1隔离变压器12调压器20kW/三相380输入13三相整流桥65A/1200V1到位4主接触器1到位5防反二极管100A/1200V1到位6电解电容4400uF/4502到位7IPM模块PM100CLA1201到位8滤波电抗器三相：40A/1.5mH1到位9滤波电容器CBB65：10u/450V3_10主变压器定制：10kVA190V:380V