并网逆变器实验指导书

并网逆变器实训系统

指导书

2014年9月

北京海瑞克科技发展有限公司

实验一并网逆变系统基本认识

一、实验目的

1、了解并网逆变系统基本知识。

2、了解并网逆变器的基本结构。

3、了解并网逆变的基本原理。

二、实验设备

光伏并网逆变实验箱一台。

三、实验原理

1.1 光伏并网逆变实训系统组成

光伏逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。

光伏并网逆变系统主要由升压回路和全桥逆变回路组成。

1、升压回路：升压回路包括BOOST升压电路、推挽升压电路以及桥式整流电路。光伏组件输出电压（低压）经过BOOST升压电路和推挽升压电路之后变为高频高压交流电压，再经过桥式整流电路变为高压直流电压，为后级桥式逆变电路提供直流电压。

2、全桥逆变回路：高压直流电压经过全桥逆变电路后变为工频的交流电压输出给电网。

1.2 并网逆变器原理

逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直

流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V，在中、小容量的逆变器中，由于直流电压较低，如12V、24V，就必须设计升压电路。

中、小容量逆变器一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种。推挽电路将升压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功光伏并网逆变器率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。

全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。

实验一升压电路驱动波形的测量

一、实验目的

1、理解BOOST电路的工作原理。

2、理解推挽升压电路的工作原理。

3、学会硬件调节信号的脉宽及频率并学会使用示波器观察。

二、实验设备

并网逆变实验箱一台、示波器一台。

三、实验原理

BOOST电路

1、BOOST电路原理

BOOST电路是一种开关直流升压电路，它可以使输出电压比输入电压高。

1.1基本电路图（下图）

假定那个开关已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。

下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路

1.2 充放电过程

在充电过程中，开关闭合，等效电路如下图，开关处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程如下图，这是当开关断开时的等效电路。当开关断开时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了，升压完毕。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。

如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

2、BOOST电路计算及元器件选型

2.1 占空比

Vi *Ton/L=(Vo-Vi)*Toff/L

D = (Vo-Vi)/Vo

D—占空比

2.2 电感选择

dIL= Vi*Ton/L

dIL=0.2IL_ avg=0.2Iin

Iin=Vo*Io/Vi

IL_avg = Iin

IL_peak = 1.1Iin

IL_rms = ILavg*(1+0.22/12)0.5

L电感量的选取原则使电感纹波电流为电感电流的20%（可根据应用改变）

dIL—电感纹波电流峰峰值

IL_avg—电感电流平均值

IL_peak—电感峰值电流

IL_rms—电感电流有效值

2.3 肖特基二极管选择

Id_peak = 1.1Iin

Vrd = Vo

Id_peak—续流二极管峰值电流

Vrd—续流二级管反向耐压（Ton期间）

2.4开关管

Isw_peak = 1.1Iin

Vsw = Vo

Isw_peak—开关管峰值电流

Vsw_peak—开关管耐压（Toff期间）

2.5 电容

Icin_rms = dIL/120.5

Ico_rms = [Io2D+(Iin-Io)2(1-D)]0.5

电容选取：耐压、纹波电流、电容量

Icin_rms—输入电容的纹波电流有效值

Ico_rms—是输出电容的纹波电流有效值

推挽升压电路

1、推挽升压电路原理

推挽电路就是两个不同极性晶体管连接的输出电路。推挽电路采用两个参数相同的BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。