光伏微型发电逆变器的设计

微型光伏发电逆变器的设计

摘要

目前，人类社会发展迅速，对能源的需求不断加大，能源危机和环境保护成了21世纪的主题。太阳能具有无限性，清洁性等特点，如果能加以利用，对人类以后的发展和延续由很重要的意义。在此背景下，本设计基于TMS320F240对光伏发电并网逆变器做出了分析和研究。

本设计首先介绍了国内外光伏发电的现状，分析了光伏发电的工作原理，然后对主电路结构进行分析和选择，最终确定前级采用Boost升压电路以及后级采用全桥逆变电路，逆变主电路采用无变压器绝缘的两级拓扑结构。控制方法采用滞环反馈调节。分析了太阳能电池的工作原理，确定了采用扰动观测法实现最大功率点跟踪（MPPT）的方法。接着论述了孤岛效应的产生原因和危害，确定了采用周期性扰动正反馈频率漂移(AFDPF)孤岛检测方法。对系统进行了软硬件的设计，最后利用MATLAB软件对系统部分指标进行了仿真，满足了部分要求。本次设计能够部分解决地区供电难，社会能源短缺问题，对社会发展和稳定有重大现实意义。

关键词：太阳能，光伏并网逆变器，最大功率点跟踪，孤岛检测，MATLAB

The Design of Photovoltaic Inverter

ABSTRACT

At present, the development of human beings growing demand for energy, the energy crisis and environmental pollution have become the theme of this century. In this background, this paper use the solar energy, based on TMS320F240 is designed 800 w miniature grid-connected photovoltaic inverter.

At first, this paper analyzes the main circuit structure of system, before the final level using the Boost booster circuit, and the latter adopts full bridge inverter circuit working principle of inverter main circuit adopts the two levels of topological structure of transformer insulation. Then analyzed the working principle of solar cells, determines the disturbance observation method is used to achieve maximum power point tracking (MPPT) method. Then discusses the causes and harm of islanding, determines the periodic disturbance using positive feedback frequency drift island (AFDPF) detection method.

Finally, the system hardware and software design, and on the part of the performance of the MATLAB simulation, to verify the part of the performance of the system.

KEY WORDS:The solar energy，Photovoltaic grid-connected inverter，Maximum power point tracing，Island detection，MATLAB

目录

前言 (1)

第1章绪论 (2)

1.1 微型光伏发电逆变器国内外研究动态 (2)

1.2 选题的依据和意义 (2)

1.3 基本内容和解决重点问题 (3)

1.4 研究进度 (3)

1.5 主要内容 (3)

第2章控制系统总体设计 (4)

2.1 光伏逆变系统的工作过程 (5)

2.2 光伏并网逆变系统的性能指标和参数要求 (6)

2.2.1 逆变器性能指标 (6)

2.2.2 逆变器参数要求 (6)

2.3 光伏并网逆变系统的控制方案 (7)

2.3.1 系统的整体控制方案 (7)

第3章控制系统硬件设计 (10)

3.1 控制系统的整体构成 (10)

3.2 控制系统中变量分析 (10)

3.2.1 变步长扰动观察法实现最大功率点跟踪 (10)

3.2.2 孤岛效应及其检测方法 (12)

3.3控制系统中所用硬件设备的选择 (13)

3.3.1 Boost电路设计 (13)

3.3.2 逆变电路设计 (15)

3.3.3 驱动电路的设计 (17)

3.3.4 控制电路的设计 (18)

第4章控制系统的软件设计 (19)

4.1 MATLAB简介 (19)

4.2控制系统整体设计 (20)

4.3 DSP 锁相环节软件设计 (20)

第5章系统仿真 (22)

5.1电流跟踪型逆变器仿真 (22)

5.2光伏阵列的仿真 (25)

5.3扰动观察法模型仿真 (28)

第6章总结与展望 (31)

6.1本设计主要完成的工作 (31)

6.2控制系统的性能和优缺点 (31)

6.3控制系统设计过程中的技术难点 (32)

6.4控制系统还需改进的地方 (32)

谢辞 (33)

参考文献 (34)

外文翻译资料 (36)