太阳能并网逆变器的设计
AN1444 - 并网太阳能微型逆变器参考设计
© 2012 Microchip Technology Inc.DS01444A_CN 第 1页AN1444作者：Alex Dumais 和Sabarish Kalyanaraman Microchip Technology Inc.简介风力发电系统和光伏（PV ）发电系统等可再生资源使用方便且前景广阔，在过去几年获得了大量关注。
太阳能系统具有很多优势，例如：•清洁的可再生能源，可替代煤、石油和核能产生的能量•可降低/消除用电费用•用于制造PV 电池板的硅是地球上含量第二多的元素•能够为边远地点提供电能随着晶体电池板制造能力的增强，总体制造成本随之降低，PV 电池板的效率也得以提高，因此近来对太阳能系统的需求不断增长。
使太阳能需求增长的其他原 因包括：PV 技术经过验证且可靠，PV 模块具有30年以上的保修期，以及政府的鼓励措施。
太阳能逆变器系统有两个主要要求：从PV 电池板收集可用能量，以及将与电网电压同相的正弦电流注入电网。
为了从PV 电池板收集能量，需要使用最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking ，MPPT ）算法。
该算法决定了在任何给定时间可从PV 模块获取的最大功率。
与电网接口要求太阳能逆变器系统符合公共事业公司指定的特定标准。
这些标准（如EN61000-3-2、IEEE1547和美国国家电气规范（NEC ）690）涉及电源质量、安全、接地和孤岛情况检测。
太阳能电池的特性要开始开发太阳能微型逆变器系统，了解太阳能电池的不同特性非常重要。
PV 电池是半导体器件，其电气特性与二极管相似。
但是，PV 电池是电力来源，当其受到光（如太阳光）照射时会成为电流源。
目前最常见的技术是单晶硅模块和多晶硅模块。
PV 电池的模型如图1所示。
Rp 和Rs 为寄生电阻，在理想情况下分别为无穷大和零。
图1：PV 电池的简化模型RpRsVoIoPV 电池的表现会因其尺寸或与其连接的负载的类型，以及太阳光的强度（照度）而有所不同。
本科毕业设计_太阳能光伏发电并网三相逆变器的设计
目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国外的研究现状 (2)1.2.2 国内的研究现状 (2)1.3 光伏并网逆变器的发展趋势 (3)1.4主要研究内容 (3)2 光伏逆变器主电路的设计与工作原理 (4)2.1 光伏逆变器的基本结构 (4)2.2 逆变器的拓扑分类 (4)2.3 系统工作原理 (5)2.3.1 前级Boost升压电路的工作原理 (5)2.3.2 后级单相全桥逆变器的工作原理 (7)2.4 本章小结 (7)3 光伏阵列的最大功率点跟踪 (8)3.1 光伏阵列的输出特性 (8)3.1.1 光伏电池简介 (8)3.1.2 光伏电池的工作原理 (8)3.1.3 光伏电池的物理模型 (11)3.1.4 光伏电池的输出功率 (12)3.1.5 光伏阵列的温度特性和光电特性 (13)3.2 最大功率点跟踪法的比较与分析 (14)3.2.1 电导增量法 (15)3.2.2 干扰观测法 (17)3.2.3 固定电压跟踪法 (18)3.2.4 其他MPPT方法 (21)3.3 本章小结 (22)4 三相并网逆变器的控制策略 (22)4.1 并网逆变器的控制目标 (22)4.2 并网逆变器的原理 (23)4.3 并网逆变器控制策略的比较 (23)4.4 电流跟踪控制方式的比较 (24)4.4.1 电流滞环瞬时比较方式 (24)4.4.2 三角波比较方式的电流跟踪方式 (24)4.4.3 SVPWM电流控制方式 (25)4.5 SVPWM控制原理 (25)4.5.1 SVPWM的特点 (25)4.5.2 SVPWM的原理 (26)4.6 SVPWM的实现 (27)4.6.1 参考电压所在扇区的判断 (27)4.6.2 各个扇区开关持续时间的计算 (29)4.7 SVPWM控制的实现 (29)4.8 本章小结 (30)5 光伏并网逆变器的仿真 (30)5.1 恒定电压法MPPT跟踪的仿真实现 (31)5.1.1 固定电压法MPPT跟踪的仿真方法 (31)5.1.2 固定电压法MPPT仿真 (31)5.1.3 固定电压法MPPT仿真结果分析 (32)5.2 SVPWM控制的仿真 (33)5.2.1 SVPWM控制仿真方法 (33)5.2.2 SVPWM控制仿真电路 (34)5.2.3 SVPWM控制仿真结构分析 (35)5.3 本章小结 (36)6 结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1 绪论1.1 课题背景随着煤炭、石油等现有化石能源的频频告急和大量使用化石能源对生态环境造成严重的破坏，人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源。
太阳能电站并网系统设计
太阳能电站并网系统设计一、引言太阳能电站是利用太阳能辐射进行发电的设备，而并网系统则使得电站的电能可以与电网进行交互和传输。
本文将就太阳能电站并网系统的设计进行详细探讨，以便实现高效、安全和可靠的电站运行。
二、系统概述1. 太阳能电站并网系统的目标：- 实现太阳能电站的电能输出与电网的互联互通- 提高电站的运行效率和电网的稳定性- 实现电力的双向传输，以满足供电和回馈电网的需求2. 系统组成：- 太阳能电池板：将太阳能辐射转化为直流电能- 逆变器：将直流电能转化为交流电能与电网连接- 电网：接收并分配电站输出的电能三、太阳能电池板设计1. 太阳能电池板的选型：- 根据电站规模和发电需求选择合适的太阳能电池板型号- 考虑太阳能资源充足度、功率输出和使用寿命等因素2. 太阳能电池板的布置：- 最佳安装角度和朝向，以最大化太阳能辐射的收集- 太阳能电池板之间的间距和布局，以达到最佳空间利用效率四、逆变器设计1. 逆变器的功能：- 将直流电能转化为交流电能，满足电网的电能要求- 控制电站的输出功率和频率，以匹配电网的要求2. 逆变器的选型：- 根据电站的发电功率和电网的要求进行合适的逆变器选择 - 考虑逆变效率、响应速度和可靠性等因素3. 逆变器的配置：- 避免电网干扰，采取适当的滤波和抑制措施- 设计逆变器的保护机制，以应对异常情况五、电网连接设计1. 接入点的选择：- 根据电网的输电能力和电站的容量选择合适的接入点- 考虑电网的电压等级和配电系统的要求2. 并网适应性：- 考虑电站输出功率的动态变化，使电网能够自适应调节 - 采用智能监控和控制技术，实现电站与电网的平滑过渡六、安全与保护设计1. 电网过电压保护：- 采用过电压保护器件，防止电网过电压对电站设备的损害 - 设计逆变器的过压保护和限流机制，确保电站的安全运行2. 电网短路保护：- 设计电网短路保护装置，及时切断电站与电网的连接- 采取快速断电措施，保护逆变器和电站设备的安全3. 太阳能电池板保护：- 设计过流保护装置，避免电池板过载损坏- 考虑过温保护和防雷措施，提高电池板的使用寿命七、遥控与监测系统1. 遥控功能：- 通过遥控系统实现对电站运行状态的远程监控和控制- 实时调节电站输出功率和频率，以适应电网的需求变化2. 监测功能：- 设计监测系统，实时监测太阳能电池板和逆变器的工作状态- 分析数据，发现问题并进行及时修复和改进八、总结本文对太阳能电站并网系统的设计进行了全面的介绍。
光伏发电并网逆变器设计及其控制实现
光伏发电并网逆变器设计及其控制实现光伏发电并网逆变器是一种将光伏电池组发出的直流电能转换为交流电能并与电网连接的装置。
它在光伏发电系统中起着重要的作用，能够将光伏电池组产生的直流电能转化为交流电能供电网使用，从而实现将太阳能转化为电能的目的。
本文将对光伏发电并网逆变器的设计原理及其控制实现进行详细介绍。
光伏发电并网逆变器的设计原理是将光伏电池组发出的直流电能经过逆变器的转换，变为符合电网要求的交流电能。
其主要功能包括功率调节、电网电压频率跟踪以及电网短路保护等。
在设计过程中，需要考虑逆变器的效率、可靠性以及控制精度等因素。
光伏发电并网逆变器的组成主要包括直流侧和交流侧两个部分。
直流侧主要由光伏电池组、直流输入滤波电路和直流侧逆变器构成。
交流侧主要由交流输出滤波电路、逆变桥和输出变压器构成。
在设计中，需要对每个部分进行设计和参数选择，以保证逆变器的正常运行。
光伏发电并网逆变器的控制实现主要包括两个方面：MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制和电网逆变控制。
MPPT控制是为了保证光伏电池组能够始终工作在最大功率点上，通过调整光伏电池组的工作电压和电流，以获得最大功率输出。
电网逆变控制是为了保证逆变器能够将直流电能转换为符合电网要求的交流电能，包括电压和频率的跟踪控制。
在MPPT控制方面，一般采用模拟控制和数字控制相结合的方式。
模拟控制主要通过比较光伏电池组输出电压和电流与最大功率点的关系，通过调整控制信号来实现。
数字控制是采用数字信号处理器（DSP）等处理器实现的，能够实时采集光伏电池组的输出电压和电流，并进行计算和调整。
在电网逆变控制方面，主要包括电网电压跟踪和频率控制两个方面。
电网电压跟踪是通过测量电网电压和逆变器输出电压的差值，并通过调整逆变器的控制信号来实现电网电压的稳定。
频率控制是通过测量电网频率和逆变器输出频率的差值，并通过调整逆变器的控制信号来实现电网频率的跟踪。
光伏并网逆变器设计方案讲解
100kW光伏并网逆变器设计方案目录1. 百千瓦级光伏并网特点 (2)2 光伏并网逆变器原理 (3)3 光伏并网逆变器硬件设计 (3)3.1主电路 (6)3.2 主电路参数 (7)3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。
3.2.3 电抗器设计 (7)3.3 硬件框图 (10)3.3.1 DSP控制单元 (11)3.3.2 光纤驱动单元 (11)3.3.2键盘及液晶显示单元 (13)3 光伏并网逆变器软件 (13)1. 百千瓦级光伏并网特点2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。
百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。
百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。
在技术指标上，主要会影响：1.并网电流畸变率在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。
该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。
2.电磁噪声由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。
分布式光伏发电系统的并网型逆变器设计与控制
分布式光伏发电系统的并网型逆变器设计与控制摘要：随着可再生能源的快速发展，分布式光伏发电系统成为了一个受到广泛关注的领域。
在分布式光伏发电系统中，逆变器的设计与控制是关键的环节之一。
本文将介绍分布式光伏发电系统的基本原理，然后重点讨论并网型逆变器的设计与控制方法。
同时，将探讨当前存在的一些问题，并提出可能的解决方案。
1. 引言分布式光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的系统。
该系统将太阳能电池板转化的直流电能通过逆变器转化为交流电能，并输入到电网中。
逆变器是实现这一转换的核心设备之一。
并网型逆变器允许光伏发电系统与电网之间的双向电能流动。
当光伏发电系统产生的电能超过负载需求时，多余的电能将被输送到电网中，从而实现电能的共享与利用。
然而，为了确保安全稳定地将电能输送到电网中，逆变器的设计与控制变得尤为重要。
2. 分布式光伏发电系统的基本原理分布式光伏发电系统主要由太阳能电池板、逆变器、电网和负载组成。
太阳能电池板将太阳能转化为直流电能，逆变器将直流电能转化为交流电能，然后输入到电网中，最后供给负载使用。
光伏发电系统的工作过程如下：1) 太阳能电池板将太阳光转化为直流电能。
2) 逆变器将直流电能转化为交流电能。
3) 交流电能通过变压器升压之后，输入到电网中。
4) 电网将电能供给给负载使用。
3. 并网型逆变器的设计由于并网型逆变器需要将直流电能转化为交流电能并输入到电网中，因此其设计需要满足以下要求：1) 高效性：逆变器的转换效率应尽可能高，以最大程度地减少能源损耗。
2) 可靠性：逆变器需要具备稳定、可靠的运行能力，以确保电能的安全输送。
3) 控制性能：逆变器需要具备灵活、精确的控制能力，以应对电能输出的要求。
4. 并网型逆变器的控制并网型逆变器的控制包括全局控制和局部控制两个方面。
全局控制主要是通过监测电网的运行状态和负载需求来控制逆变器的电能输出，以实现对电网功率的调节。
局部控制主要是通过反馈控制回路来调整逆变器的输出特性，以保持稳定的输出电压和频率。
光伏并网逆变器控制的设计
光伏并网逆变器控制的设计
1 引言
21世纪，人类将面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战。
在有限资源和保护环境的双重制约下能源问题将更加突出，这主要体现在：①能源短缺；②环境污染；③温室效应。
因此，人类在解决能源问题，实现可持续发展时，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。
太阳能具有储量大、普遍存在、利用经济、清洁环保等优点，因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视，成为理想的替代能源。
文中阐述的功率为200W太阳能光伏并网逆变器，将太阳能电池板产生的直流电直接转换为220V/50Hz的工频正弦交流电输出至电网。
2 系统工作原理及其控制方案
2.1 光伏并网逆变器电路原理
太阳能光伏并网逆变器的主电路原理图如图1所示。
在本系统中，太阳能电池板输出的额定电压为62V的直流电，通过DC/DC变换器被转换为400V直流电，接着经过DC/AC逆变后就得到220V/50Hz的交流电。
系统保证并网逆变器输出的220V/50Hz正弦电流与电网的相电压同步。
图1 电路原理框图
2.2 系统控制方案
图2为光伏并网逆变器的主电路拓扑图，此系统由前级的DC/DC变换器和后级的DC/AC 逆变器组成。
DC/DC变换器的逆变电路可选择的型式有半桥式、全桥式、推挽式。
考虑到输入电压较低，如采用半桥式则开关管电流变大，而采用全桥式则控制复杂、开关管功耗增大，因此这里采用推挽式电路。
DC/DC变换器由推挽逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电感构成，它将太阳能电池板输出的62V的直流电压转换成400V的直流电压。
图2 主电路拓扑图。
microchip 并网太阳能微型逆变器参考设计
50W G = 300 Wm2 电压 10 20 32010 Microchip Technology Inc.
DS01338A_CN 第 5 页
AN1338
太阳能系统的演变
PV 电池已在许多应用中被用来产生电力。本部分将会 简要讨论其中部分应用。 小木屋系统 —— 采用简易的 12V 直流系统为独立式木 屋提供照明。低瓦数（<100W）太阳能电池板直接与电 池相连。电池连接到照明灯和其他 12V 直流电器，如图 5 中所示。充入未经稳压的电流会导致电池寿命缩短。 可用的电器受限于 12V 直流电源， 因为导线电阻使得最 大功率只有几百瓦特。此系统不会接入交流电线路，因 而被称为 “ 离网 ” 应用。 乡村家用系统 —— 将提供 24-96V 的较大电池板连接到 逆变器以产生 120/240 VAC，用以为标准照明和电器供 电，如图 6 中所示。使用稳压式充电模块可改善电池寿 命。此较高的直流电压支持中等功率水平。此系统不会 接入交流供电线路，因而被称为 “ 离网 ” 应用。
电流 G = 1000 Wm2
最大功率点
6 4
60ºC 2
10ºC
电压 10 20 30 40 50
电流－电压与温度曲线 （36 个电池串列）
最大功率点 （MPP）
太阳能电池可在较宽的电压 （V）和电流 （I）范围内工 作。通过将受照射电池上的电阻性负载从零 （短路）持 续增加到很高的值 （开路） ，可确定 MPP （即 V x I 达 到最大值的点）；也就是说，在此照射强度下，负载可 从电池获取最大功率。 （短路和开路极端情况下的输出 功率均为零） 。 高品质的单晶硅太阳能电池在其温度为 25°C 时可产生 0.60V 的开路电压 （VOC）。在光照充分的情况下，电 池温度可能会接近 45°C （即使气温为 25°C） ，这样会 使每个电池的开路电压降低到 0.55V。此类电池的电压 。 会适度地降低，直至接近短路电流 （ISC）
并网逆变器的设计与实现
并网逆变器的设计与实现第一章绪论现代社会发展需要大量的能源供应。
随着新型能源技术的不断发展，太阳能作为一种广泛而优越的可再生能源，被广泛应用于发电领域。
太阳能电池作为太阳能发电的核心装置，不能像燃烧化石能源一样直接将电能输出到电网，需要逆变器将直流电转换为交流电进行输出。
由于电网对电压、频率等要求非常高，因此并网逆变器的设计与实现显得非常重要。
第二章逆变器工作原理逆变器是一种能将直流电转换为交流电的设备。
在逆变器工作中，通过将直流电变换为高频交流电，并通过变压器和滤波器对其进行过滤和调整，得到适合输入到电网的电压、频率和波形的电能。
第三章并网逆变器的设计要求并网逆变器的设计要求主要包括两个方面：一是满足电网对电压、频率、波形等方面的要求，保证输出的电能安全稳定地注入到电网中，不会对电网造成负面影响；二是满足发电系统对电量的要求，保证发电系统的高效稳定运行。
第四章并网逆变器的设计流程和方法并网逆变器的设计流程包括前期调研、选型、电路设计、电路仿真、PCB布局、PCB设计等环节。
其中，电路设计和仿真是并网逆变器设计的核心步骤。
电路设计需要结合逆变器工作原理和并网逆变器的设计要求，根据功率和电压的要求选择适当的电子元器件，绘制逆变器电路图。
仿真采用EDWinXP软件进行，可以通过建立基于等效电路图的仿真模型，对逆变器的工作性能和可靠性进行分析和优化。
第五章并网逆变器的实现与测试并网逆变器的实现需要进行PCB布局和PCB设计，确定逆变器电路的物理布局和元器件的互联关系。
之后进行逆变器的调试和测试，包括启动测试、负载测试、波形测试等。
测试结果表明，所设计的并网逆变器能够满足电网对电波形和电量的要求，能够有效地达到安全、稳定并高效注入电网的目的。
第六章结论与展望本文主要介绍了并网逆变器的设计与实现，包括逆变器的工作原理、设计要求、设计流程和方法、实现与测试等方面。
通过对逆变器进行仿真和测试，表明所设计的逆变器能够达到设计要求，同时也为今后更好地应用太阳能发电技术提供了参考和借鉴。
光伏并网逆变器的设计
半导体器件应用网/news/201535.html 光伏并网逆变器的设计【大比特导读】基于光伏并网逆变器的基本原理和控制策略，设计了并网型逆变器的结构，其采用了内置高频变压器的前后两级结构，即前级DC/DC高频升压，后级DC/AC工频逆变。
该设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。
基于光伏并网逆变器的基本原理和控制策略，设计了并网型逆变器的结构，其采用了内置高频变压器的前后两级结构，即前级DC/DC高频升压，后级DC/AC工频逆变。
该设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。
在能源日益紧张的今天，光伏发电技术越来越受到重视。
太阳能电池和风力发电机产生的直流电需要经过逆变器逆变并达到规定要求才能并网，因此逆变器的设计关乎到光伏系统是否合理、高效、经济的运行。
1光伏逆变器的原理结构光伏并网逆变器的结构如图1所示，主要由前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器构成。
其基本原理是通过高频变换技术将低压直流电变成高压直流电，然后通过工频逆变电路得到220V交流电。
这种结构具有电路简单、逆变电源空载损耗很小、输出功率大、逆变效率高、稳定性好、失真度小等优点。
图1光伏逆变器结构图逆变器主电路如图2所示。
DC/DC模块的控制使用SG3525芯片。
SG3525是双端输出式SPWM脉宽调制芯片，产生占空比可变的PWM波形用于驱动晶闸管的门极来控制晶闸管通断，从而达到控制输出波形的目的。
作为并网逆变器的关键模块，DC/AC模块具有更高的控制要求，本设计采用TI公司的TMS320F240作为主控芯片，用于采集电网同步信号、交流输入电压信号、调节IGBT门极驱动电路脉冲频率，通过基于DSP芯片的软件锁相环控制技术，完成对并网电流的频率、相位控制，使输出电压满足与电网电压的同频、同相关系。
滤波采用二阶带通滤波器，是有源滤波器的一种，用于传输有用频段的信号，抑制或衰减无用频段的信号。
其可以有效地滤除逆变后产生的高频干扰波形，使逆变后的电压波形达到并网的要求。
并网光伏电站设计—逆变器
b、光伏阵列中某一个组件被阴影遮挡时，该组件不仅不能 输出功率，还会成为系统的负载，引起该组件的发热。
2、组串型逆变器
（1）特点：每个光伏组串通一个逆变器， 在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流 端并联并网。对光伏组件串的利用率高一 些。
c、电压保护水平（Vp）：
汇流箱参数：额定直流电 电压保护水平Vp/kV
压Vn/V
Vn≤60
<1.1
60<Vn≤250
<1.5
250<Vn≤400
<2.5
400<Vn≤690
<3.0
690<Vn≤1000
<4.0
5、其他功能
（1）通信功能，实现远程通信； （2）显示功能，具有显示光伏组串电流； （3）外壳防护等级，IP65，满足室外安装。
2、选择逆变器类型
（1）大型电站（100kW以上的）一般选择 集中型逆变器；
（2）家庭电站或某些单位的小型电站一般 选用组串型逆变器；
（3）微型逆变器由于价格较高，目前国内 很少使用。
3、逆变器功率的选择
要与光伏方阵的设计容量相匹配，差距不 要太大。
六、汇流箱
汇流箱是将光伏组串连接，实现光伏组串 间并联的装置，并将必要的保护器件安装 在此装置内。
并网光伏电站设计—选型
光伏发电系统组成 主要包括太阳能电池组件、光伏支架、
汇流箱、逆变器、升压变压器、二次监控系 统等。
光伏并网逆变系统的设计
一、光伏并网逆变器的类型 二、光伏并网逆变器的功能 三、光伏并网逆变器电路结构框图 四、阳光电源公司SG500MX的交流参数 五、逆变器选型 六、ห้องสมุดไป่ตู้流箱
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图
伴随生态环境日益恶化，大家逐步认识到必需走可连续发展道路，太阳能必需完成从补充能源向替换能源过渡。
光伏并网是太阳能利用发展趋势，光伏发电系统将关键用于调峰电站和屋顶光伏系统。
在光伏并网系统中，并网逆变器是关键部分。
现在并网型系统研究关键集中于DC-DC 和DC-AC两级能量变换结构。
DC-DC变换步骤调整光伏阵列工作点使其跟踪最大功率点;DC-AC逆变步骤关键使输出电流和电网电压同相位，同时取得单位功率因数。
其中DC-AC 是系统关键设计。
太阳能光伏并网系统结构图图1所表示。
本系统采取两级式设计，前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器。
前级用于最大功率追踪，后级实现对并网电流控制。
控制全部是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。
图1 光伏并网系统结构图逆变器设计太阳能并网逆变器是并网发电系统关键部分，其关键功效是将太阳能电池板发出直流电逆变成单相交流电，并送入电网。
同时实现对中间电压稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点跟踪。
而且含有完善并网保护功效，确保系统能够安全可靠地运行。
图2是并网逆变器原理图。
图2 逆变器原理框图控制系统以TI企业TMS320F2812为关键，能够实现反馈信号处理和A/D转换、DC/DC 变换器和PWM逆变器控制脉冲产生、系统运行状态监视和控制、故障保护和存放、485通讯等功效。
实际电路中中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池电压电流信号采样后送至F2812控制板。
控制板关键包含：CPU及其外围电路，信号检测及调理电路，驱动电路及保护电路。
其中信号检测及调理单元关键完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功效，以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量要求。
驱动电路起到提升脉冲驱动能力和隔离作用。
保护逻辑电路则确保发生故障时，系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。
在实现同频条件下可用矢量进行计算，从图3能够看出逆变器输出端存在图3a所表示矢量关系，对于光伏并网逆变器输入端有下列基础矢量关系式：Vac=Vs+jωL·IN+RS·IN (1)式中Vac—电网基波电压幅值，Vs—逆变器输出端基波幅值。
光伏并网微逆变器的设计
光伏并网微逆变器的设计
1 光伏并网微逆变器简介
光伏并网微逆变器（Grid-tied Micro Inverter）是一种用于开
放式光伏系统的新型变换器，可以准确地将由多路太阳能单元收集的
直流能量转换为平衡的交流电能，然后将其输入到电网或本地负载中。
本设计的微逆变器的目的是研发一种适用于开放式光伏系统，可以实
现最优性能、最低成本以及最短运行时间的设备。
2 微逆变器设计原理
微型逆变器的设计原理是利用其底层发电系统“多路太阳能细胞”（Multi-junction Solar Cells）以及每个太阳能细胞交流输出最优
性能的控制逻辑。
首先，每个太阳能细胞根据其能量来划分不同等级；然后，不同等级的太阳能细胞会产生不同的相位和功率；最后，对于
每个太阳能细胞的相位和功率，根据功率曲线分析及最优化算法，以
及直流母线输出功率最大化，从而使发电系统输出最大功率。
3 硬件要求
微型逆变器硬件系统包括控制器和变换器。
控制器通过调节DC母
线及太阳能单元输出电流来实现最优化的输出效果，而变换器则利用
半导体元件的高速PWM技术来输出 AC 脉冲信号，使得逆变器能够精
确通过调节脉冲宽度调控 AC 电压，而不受 AC 电压的范围限制。
4 其他考虑因素
在微逆变器的设计中，除了硬件设计外，还必须考虑应用场景周围环境因素，比如温度等，否则可能会对设备造成严重损害。
此外，对微型逆变器的设计还需要考虑其安全性问题，即放电防护及湿度防护等，确保微逆变器的安全工作。
5 结论
由于光伏并网微逆变器能够极大提高开放式光伏系统的性能以及效率，因此本设计的微型逆变器将成为未来光伏系统中不可或缺的组成部分。
光伏逆变器的设计与控制
光伏逆变器的设计与控制随着新能源的快速发展，光伏逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心部件，扮演着重要的角色。
本文将详细介绍光伏逆变器的设计原理和控制方法。
一、光伏逆变器的基本原理光伏逆变器是将直流光伏电能转换为交流电能的电子设备。
其主要功能是将太阳能电池板输出的直流电转换成交流电供电给电网或负载使用。
逆变器的核心部分是功率变换电路，它通过控制开关管（如MOSFET）的开关时间和频率，实现直流电到交流电的转换。
二、光伏逆变器的设计要点1. 功率级别选择：光伏逆变器的功率级别应根据实际应用需求来选择，可以根据系统容量、太阳能电池板的支持功率、并网电网电压等因素综合考虑。
2. 逆变方式选择：根据光伏逆变器的输出电流波形和负载类型，可以选择谐振逆变、逆平波逆变等不同的逆变方式。
3. 电路拓扑设计：常见的光伏逆变器电路拓扑有全桥逆变器、半桥逆变器、多电平逆变器等，根据系统要求和成本效益进行选择。
4. 控制策略设计：逆变器的控制方式包括单闭环控制、双闭环控制、预测控制等，选择合适的控制策略能够提高逆变器的性能和稳定性。
三、光伏逆变器的控制方法1. 集中式控制：逆变器的控制器位于逆变器的核心部分，通过采集和处理逆变器的输入和输出电流、电压等参数，实现对逆变器的控制和保护。
2. 分布式控制：将逆变器的控制器分散在不同的功率电子模块上，各个模块之间通过通讯线路进行数据传输和同步，实现对整个逆变器系统的控制和管理。
3. 智能控制：利用现代控制算法和智能控制技术，将光伏逆变器的控制系统与电网和负载进行智能连接，实现对电能的优化调度和智能管理。
四、光伏逆变器的未来发展方向1. 提高功率密度：通过优化电路设计和封装技术，提高光伏逆变器的功率密度，实现更小体积、更高效率的逆变器产品。
2. 增强智能化水平：结合大数据和云计算技术，实现光伏逆变器的智能化监测和管理，提高逆变器系统的运行效率和可靠性。
3. 改进降噪技术：通过优化电路结构和控制策略，减少逆变器运行过程中的噪声和谐波污染，降低对电网和用户设备的影响。
光伏并网逆变器设计毕业设计
摘要近年来由于人们对能源短缺、环境污染问题的日益关注，太阳能的应用与普及越来越受到人们的重视，应用领域也越来越广泛,这也使得光伏产业在近些年发展较为迅猛。
本设计针对光伏电站的现状,应用计算机技术、网络通信技术等相关技术,研究开发了一套以现场总线为骨干的太阳能光伏电站监控系统。
该系统能够同时实现本地监控和远程监控功能,具有实时性好、功能全面等特点,具有很强的工程实用价值。
本设计首先介绍了光伏发电技术及其监控系统的研究现状,阐述了光伏电站监控系统的组成和功能。
根据实际应用的需求,选取了 AVR ATmega系列单片机作为该系统的控制器,进行了系统的软硬件的设计,实现了对光伏电站运行状态的实时监控,具有参数显示和设置等功能。
其次,通过比较目前常用的远程通信方式,选用了 GPRS无线通信方式来实现监控系统远程通信功能。
并结合GPRS无线通信方式的优点,详细阐述了系统是如何利用GPRS无线通信技术构建数据通信链路与实现数据远程传输的。
最后,分别给出了基于MCGS的本地监控和基于WEB的远程监控人机界面设计,并详细给出了单片机与本地上位机的通信协议——Modbus-RTU。
本监控系统是通过多重窗体程序来实现人机界面的,通过不同的窗体可以实现电站的运行状态的实时显示和参数设定等功能。
在实验室搭建了系统测试平台,进行了模拟调试,达到了设计的预期效果。
此系统已经在实际的工程中得到应用。
关键词:光伏电站;远程监控;单片机;GPRS;现场总线AbstractEnergy is the basis for human survival. Nowadays, energy crisis is increasingly serious. Solar energy, as an inexhaustible supply, is clean and renewable. It has been paid more and more attention. Therefore, using photovoltaic effect to convert solar power to electricity is one of the important methods to solve the current crisis. In this thesis, the PV power plant monitoring system is researched and designed based on fieldbus by using computer technology, network communication technology and related technologies. The system is able to achieve local and remote monitoring, and is very practical for its multiple functions and performance of real-time.Firstly, the research status of photovoltaic technology and its monitoring system was introduced in the thesis, and then the composition and function of the PV power plant monitoring system was described. According to the needs of practical application, A VR ATmega series microcontrollers were selected as the system controller in the thesis. The hardware design and software design for the controller were mainly studied, they could achieve real-time data acquisition, data and state display, parameter setting etc al.Secondly, by comparing with the current commonly used remote means of communication, GPRS wireless communication was chosen to achieve the remote communication, and how to use GPRS to build a data communication link and achieve remote data transmission was described in detail by combining the advantages of GPRS.Finally, the thesis gave the human-machine interface design based on MCGS and WEB respectively, and communication principle Modbus-RTU between the single-chip microcomputer and host computer. The human-machine interface was achieved through multiple forms program. The monitoring system achieved real-time displaying and parameter settings and other functions in different forms.In the laboratory, the hardware test platform was built. And by testing and debugging the system, it achieved the expected effect. In addition, this system has been applied in practical engineering.KEYWORDS: PV power plant; Remote monitoring; Microcontroller; GPRS; Fieldbus目录摘要 ............................................... 错误!未定义书签。
太阳能光伏并网逆变器的原理参考文档
四．光伏逆变器的安装注意事项及维护：
逆变器安装维修的注意事项：
1、在安装前首先应该检查逆变器是否在运输过程中有
无损坏。
2、在选择安装场地时，应该保证周围内没有任何其他
电力电子设备的干扰。
3、在进行电气连接之前，务必采用不透光材料将光伏
电池板覆盖或断开直流侧断路器。暴露于阳光，光伏
阵列将会产生危险电压。
太阳能光伏并网系统结构图如图1所示。本系统采用两级式设计， 前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器。前级用于最大功率追踪， 后级实现对并网电流的控制。控制都是由DSP芯片TMS320F2812协 调完成。
图1 光伏并网系统结构图
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逆变器的设计 太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分
，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆 变成单相交流电，并送入电网。同时实现对中间 电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点 的跟踪。并且具有完善的并网保护功能，保证系 统能够安全可靠地运行。图2是并网逆变器的原 理图。
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2.高频环节逆变技术 高频环节逆变电路如图2 所示，就是利用高频变
压器替代低频变压器进行能量传输、并实现变流装置 的一、二次侧电源之间的电器隔离，从而减小了变压 器的体积和重量，降低了音频噪音，此外逆变器还具 有变换效率高、输出电压纹波小等优点。此类技术中 也有不用变压器隔离的，在逆变器前面直接用一级高 频升压环节，这级高频环节可以提高逆变侧的直流电 压，使得逆变器输出与电网电压相当，但是这样方式 没有实现输入输出的隔离，比较危险，相比这两种技 术来讲，高频环节的逆变器比低频逆变器技术难度高 、造价高、拓扑结构复杂。
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按直流电源分可分为:
（1）电压源型逆变器（VSI）
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摘要随着世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭，迫使着人们加速对新能源的开发和利用。
因此，具有可持续发展的太阳能资源受到了人们的重视，世界各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到了推波助澜的作用。
其中，光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义，仅在过去的五年，光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦，而连接光伏阵列和电网的光伏逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。
本设计根据逆变器结构以及光伏发电阵列的特点，提出了基于DC/DC和DC/AC两级并网逆变器的结构。
基于DC/DC和DC/AC的逆变器电路具有相对的独立性，在设计中将分别对两部分电路进行了详细的分析和设计。
在DC/DC变换器中，采用BOOST升压电路对太阳能光伏阵列输出电压进行调制，并实现了最大功率跟踪控制，功率控制芯片采用了A VR中的ATMEGE16处理采样数据，并发出控制指令。
在DC/AC转换器中，交流逆变频率由固定频率振荡器提供，经过门电路处理得到相应的驱动，最终输出固定幅值和频率的交流电压。
关键词太阳能光伏并网最大功率跟踪单极性调制AbstractWith the increasing deterioration of the environment and the traditional energy with the exhaustion, forcing people to accelerate the development of new energy and use. So, the solar energy resources with sustainable development by the attention of people, all countries in the world have issued new energy method of solar energy have promoting role. Among them, the photovoltaic (pv) grid generation has a profound theory value and practical significance, only in the past five years, photovoltaic (pv) grid power station has already reached the total nstalled thousands of megawatts, and connected pv array and grid of photovoltaic inverter is the whole photovoltaic (pv) grid power system key.This design according to the inverter structure and the haracteristics of the array photovoltaic power generation, was put forward based on the DC/DC and DC/AC two level grid inverter structure. Based on the DC/DC and DC/AC circuit with relative independence, in this paper, the two parts of the circuit were analyzed in detail. In DC/DC converter, the BOOST of solar array booster circuit output voltage regulation, and realized the most power tracing control. Power control chip adopt the ATMEGE16 sampling data processing of AVR, and sent out the control instruction. In DC/AC converters, AC inverter frequency by fixed frequency oscillators provide, through a gate processing obtained corresponding drive, finally output fixed amplitude and frequency of the ac voltage.Keywords solar energy grid-connected photovoltaic maximumpower tracking single-polarity modulation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 太阳能并网逆变器的设计背景 (1)1.1.1 全球能源危机与环境问题 (1)1.1.2 太阳能光伏发电的优势 (2)1.1.3 国内外太阳能光伏发电的现状与发展 (3)1.2 光伏并网发电系统 (4)1.2.1 光伏并网系统的组成 (4)1.2.2 光伏并网系统的优缺点及对逆变器的要求 (5)第2章系统总体方案的设计 (6)2.1 并网逆变器输入方式的选择 (6)2.2 并网逆变器主电路拓扑的选择 (6)2.3 光伏并网逆变器隔离方式的选择 (8)2.4 系统总体方案的确定 (10)第3章主电路的设计 (11)3.1 前级电路的设计 (11)3.1.1 BOOST结构的原理分析 (11)3.1.2 BOOST电路参数的计算 (13)3.2 后级单相全桥逆变电路设计 (18)3.2.1 全桥逆变电路分析 (18)3.2.2 全桥逆变电路的参数计算 (19)第4章控制电路的设计 (21)4.1 前级控制电路的设计 (21)4.1.1 最大功率跟踪技术的原理分析 (21)4.1.2 MPPT技术基本拓扑的选择 (22)4.1.3 MPPT控制方法的选择 (23)4.1.4 MPPT的软件设计 (24)4.1.5 MPPT硬件设计 (27)4.2 后级控制电路的设计 (29)4.2.1 单相逆变器SPWM技术分析 (29)4.2.2 驱动电路设计 (31)4.2.3 采样电路的设计 (37)4.2.4 控制部分供电电源的设计 (39)结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录 1 (44)附录 2 (45)第1章绪论1.1 太阳能并网逆变器的设计背景1.1.1 全球能源危机与环境问题能源是我们生存的基础，与我们的生活有着不可分离的关系。
但是，随着全球工业化的全面展开，物资水平的快速提高，能源物资消耗急剧上升，煤炭、石油和天然气三大化石能源日渐枯竭。
可见，能源的匮乏问题逐渐显现，促使着人们去寻找新的能源来改变现今存在的问题。
然而，伴随着能源的大量消耗，由能源消耗导致的问题层出不穷，温室效应气体大量增加，全球气候变暖，空气质量急速下降，污染严重，出现了由污染导致的各种疾病。
面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，人类文明的高度发展与地球生存环境的快速恶化已经形成一对十分突出的矛盾。
因此，在资源有限和保护环境的双重制约下，人类要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。
在这能源紧缺的时代，我国经济正处于一个飞速发展的时期，工业化正努力与全球工业水平接轨，能源需求量更是远远超过全球平均水平。
而在我国的能源结构中，煤是主要的能源物资，消耗量极大，占能源消耗总量的76%。
由于大量的消耗煤资源，产生大量的CO与CO2等污染气体，严重的污染了环境。
这种不合理的能源结构和低水平的能源利用技术严重阻碍了我国经济的发展。
因此，开发利用可再生能源，改变能源结构已成为我国能源战线上十分艰巨而紧迫的任务。
可见，能源的匮乏已成为全球经济发展与人类文明前进的制约因素之一，人类经济要想得到快速的发展和突破，就必须开发新能源，改变能源的供给状况。
在二十世纪初，人们发现了太阳能，它的优势正好满足现今社会的要求，能够实现经济发展与环境保护的双赢。
太阳能无处不在，储备量丰富，开发利用没有污染，取之不尽用之不竭，是人类的实现可持续发展的最佳能源。
随着技术的提高，太阳能的经济优势也逐渐体现，也开始投入了市场经济。
我相信，只要我们努力，将来一定能让太阳能取代其他能源，解决能源匮乏、环境污染、温室效应等一系列由化石能源过度使用导致的问题。
1.1.2 太阳能光伏发电的优势随着工业文明的不断发展，我们对于能源的需求越来越多。
传统的化石能源已经不可能满足要求，为了避免面出现能源枯竭的困境，寻找优质的替代能源成为人们关注的热点问题。
可再生能源如水能、风能、太阳能、潮汐能以及生物质能等能源形式不断映入人们的眼帘。
水利发电作为最早应用的可再生能源发电形式得到了广泛使用，但也有人就其的环境问题、安全问题提出过质疑，况且目前的水能开发程度较高，继续开发存在一定的困难；近些年来风能的利用也是热点问题，但风力发电存在稳定性不高、噪音大等缺点，大规模并网对电网会形成一定冲击，如何有效控制风能的开发和利用仍是学术界关注的热点。
在剩下的可再生能源形式当中，太阳能发电技术是最有利用价值的能源形式之一。
太阳能储量丰富，每秒钟太阳向地球输送相当于210 亿桶石油的能量，相当于全球一天消耗的能量；一天内达到地球表面的的太阳能总量折合准煤共约21184.5 吨，是目前世界能源探明储量的1万倍。
而我国是太阳10能资源十分丰富国家，但是目前的太阳能利用率还不到1/1000 ，因此在我国大力开发太阳能潜力巨大[20]。
到目前为止，太阳自出现以来只消耗了它本身能量的2%，今后足以供地球使用几十亿年，可谓是取之不尽用之不竭，这就决定开发利用太阳能将是人类解决能源匮乏问题行之有效的途径。
太阳能的利用分为“光热”和“光伏”两种，其中光热式热水器在我国应用广泛，光伏是利用光生伏特效应原理，通过半导体材料直接将太阳能转化为电能的一种现代技术，太阳能发电技术具有很好经济性和可持续发展性，具有其他能源无法比拟的优点。
太阳能在地域上不受限制，任何地方的太阳能都可以免费被开发和利用，不存在能源垄断问题，而其他化石能源存在地域性，可为化石能源匮乏的地区解决能源问题；太阳能是最环保的能源，在开发利用时，不消耗燃料，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪声，不会造成污染和公害，更不会影响生态平衡，同时在沙漠上面建造太阳能光伏发电基地，直接降低沙漠地带直射到地表的辐射，有效的降低地表温度，减少蒸发量，稳固并减少沙丘，做到了环保与经济的双赢；太阳能经济性好，相对其他的风能、水能基地建造，太阳能光伏发电系统成本较低、占地面积小、灵活性好（屋顶、墙面等只要能与太阳光线直接接触的地方都可以成为光伏发电基地）。