单相光伏并网微型逆变器设计

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AN1444 - 并网太阳能微型逆变器参考设计

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。

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，MATLABThe Design of Photovoltaic InverterABSTRACTAt 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)前言本课题主要针对目前能源问题而设计，能源问题一直关乎人类生存和发展，是人类能否延续下去的关键。

单相并网逆变器设计报告

西安科技大学
单相并网逆变器
• 导师：高赟 • 组员：贾永博
王元浩
方愿岭
单相并网逆变器
1、研究背景及意义 2、设计思路及结果
1、研究背景及意义
随着我国社会主义市场经济的高速增长，我国已成为全球第一大煤炭生产国，第二大能源消费国。未来5～10年，我国煤炭国内生产总量基本能够满足国内消费量，然而，原油和天然气的生产则不能满足需求，其中原油的缺口最大，特别是自1992年以来，我国石油进口剧增，年均增长率达到35％左右。我国已成为全球第三大石油进口国。另外，煤炭、石油、天然气等常规能源在满足我国能源需求的同时，也对我国生态环境造成了严重的破坏作用。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有储量的无限性、存在的普遍性、开发利用的洁净性以及逐渐显露出来的经济性等优势，它的开发利用是最终解决常规能源特别是化石能源带来的能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径，是人类理想的替代能源[3-5]。目前，光伏逆变电源存在的主要问题是可靠性不高、效率低，这制约了户用交流光伏电源系统的推广和使用，因此设计一种高可靠性，高效率，低价格并且低污染的新型逆变电源在目前乃至今后能源消耗需求极大又缺少资源的现实条件下显得尤为重要。
硬件设计（3）
过零检测电路：方案2电路：
方案2波形：
实验表明该电路在电压较高时具有非常好的实用价值。如220V时，过零上升时间为300us，满足实验要求。但在低压时，无法使用，上升时间太长（可达数10ms）。
2014-5-28
软件设计
------SPWM调制算法
方案一：单极性调制方式
实验源程序：
2.PI电压闭环调节器：算法原理简述：（增量式PI） u k KP (ek ek 1 ) KI ek

单相光伏并网逆变器的设计

单相光伏并网逆变器的设计
在设计单相光伏并网逆变器时，首先要确定逆变器的额定功率。

根据
光伏电池板的额定功率和数量，可计算出所需的逆变器功率。

此外，还需
要考虑逆变器的最大功率点跟踪（MPPT）性能，确保在不同的光照条件下
能够实时追踪光伏电池板的最大功率点，以提高系统的效率。

接下来，需要选择合适的逆变器拓扑结构。

目前常用的拓扑结构有单
级逆变器和多级逆变器。

单级逆变器结构简单，但效率较低，适用于小功
率应用；而多级逆变器结构复杂，但效率较高，适用于大功率应用。

根据
实际需求来选择适合的拓扑结构。

另外，在设计过程中还需要考虑到逆变器的控制策略。

一种常用的控
制策略是相位锁定环路（PLL）控制。

PLL控制可以确保逆变器输出的交
流电与公共电网同步，以避免发生干扰或相位不匹配。

此外，还需要考虑
到电流控制、电压控制、频率控制等方面的控制策略。

同时，逆变器的可靠性也是设计过程中需要考虑的重要因素。

在设计
中应选择可靠性较高的元件和材料，同时进行充分的散热设计，以确保逆
变器在长时间运行时不会过热受损。

最后，还需要在设计中考虑到逆变器的通信接口和监控系统。

逆变器
通常需要具备与电网通信以实现并网功能，并提供与用户的通信以方便监
控运行状态和故障诊断。

综上所述，单相光伏并网逆变器的设计需要考虑到逆变器的额定功率、拓扑结构、控制策略、可靠性以及通信接口等因素。

只有在全面考虑这些
因素的前提下进行设计，才能确保逆变器的性能和可靠性，并实现可持续
发展。

单相并离网光伏逆变器设计与实现

0 前言光伏发电是近年来迅猛发展的新能源技术。

它以取之不尽用之不竭，干净环保无污染的优点而获得社会一致认可，西方发达国家的光伏产业一直遥遥领先，我国在这方面还有一定差距，所以我国光伏市场仍然有着巨大的发展空间。

逆变器为光伏发电技术的最核心部分之一，目前正向着数字化、模块化、高频化、高可靠性发展。

本文以单片机为控制主体，设计了一款小功率单相光伏逆变器。

1 整体方案设计设计一个小功率单相光伏逆变器，其电压输出波形为正弦波。

设计中的主电路采用光耦隔离DC-DC 和DC-AC 技术，前级控制部分采用UC3843产生PWM 对Boost 升压电路进行控制。

后级控制是由单片机生成两路SPWM 波，利用光耦TLP250对逆变功率元件MOS 管的驱动脉冲控制，使其输出为交流正弦波稳压的光伏逆变器。

Boost 直流升压变换器。

电路中的升压电感L 起到了反复充放能量的作用，当升压电感L 储能后于输入电压叠加使输出电压升高，而电容C 在电路中起到作用：一种滤波，二种储存能量。

通过改变功率开关管的导通和关闭时间到达控制输出电压的效果。

该直流升压电路的优势为其结构较为简单，损耗较小，输出效率较高。

电路中MOS 管Q1Q3和Q2Q4分别为两对同时导通的功率开关，从而同侧Q1Q2和Q3Q4分别两个功率管交替导通组Absrtact: Based on single-chip computer, this paper designs a low-power single-phase photovoltaic inverter. The input of the inverter is 12V photovoltaic battery pack, and the output of the inverter is 24V, 50Hz standard sinusoidal AC. In the control circuit, the front Boost boost circuit is controlled by UC3843 chip with quasi-closed-loop voltage stabilization feedback; in the inverter part, the driver chip TLP250 high-speed optocoupler is used to isolate the whole bridge inverters, and the single chip IAP15F2K61S2 is used to generate SPWM wave and its dead zone. , timing control, the output voltage of the later stage is sampled and fed back by a small power frequency transformer, and then the ADC of the single chip iap15f2k61s2 is stabilized to form a double feedback link, which increases the stability of the photovoltaic inverter; the output current of the later stage is sampled and fed back by acs712 chip to achieve overload and short circuit protection. Using the internal resources of single chip IAP15F2K61S2, the multi-functional protection circuits such as input voltage overvoltage/undervoltage protection and overheat protection for photovoltaic battery pack are realized, which enhances the reliability and safety of the inverter. LCD1602 LCD screen and acousto-optic alarm circuit are used to realize the whole machine working condition display, fault display and alarm. Key words :photovoltaic;single-phase inverters;Boost;SPWM;IAP15F2K61S2基金项目：湖北省教育厅科学技术研究计划项目（B2017336）。

光伏并网微逆变器的设计

光伏并网微逆变器的设计随着全球可再生能源发电量的增加，光伏技术已经成为可再生能源的主要来源之一。

光伏发电装置将太阳能转换为电能。

然而，没有负责将直流电能转换为交流电能的设备，光伏发电就无法进入电网。

因此，并网微逆变器变得日益重要，进行光伏并网微逆变器的设计成为当务之急。

光伏并网微逆变器有很多优势。

它可以有效地调节直流电力系统的电压，并可用于调节网络电压的湿度和频率，以及抗暂态和瞬态故障。

此外，它也可以将太阳能利用最大化，并使用高效率转换系统和保护系统，具有良好的容量溢出、节能和可靠性。

为了设计出一个微逆变器，必须先明确几个重要的因素，包括输出电压、输出功率、输出频率、电源噪音以及输出电流。

此外，还要考虑到散热、热损失、过载、湿度、电路拓扑等因素。

首先，要选择满足应用条件的变换器类型。

其次，根据电路设计计算出元件的尺寸、位置和电容，以及散热系统和过载保护系统，确定输出电压。

最后，根据实际情况，验证设计方案，如果有必要，对设计方案进行修改。

为了验证设计的可行性，必须对其进行实际测试。

该测试的目的是确定微逆变器的参数，并验证它的性能、可靠性和安全性。

在验证阶段，需要测量微逆变器的电压、电流和频率，测定它的输入功率和输出功率，测量它的散热效果和温升，以及测量电磁干扰、抗干扰能力和抑制能力。

最后，需要对设计的微逆变器进行实际的实施，并对其进行完整的调试。

首先，根据输出电压、功率和负载等因素，选择合适的变压器和电感。

其次，测量电路中各种电压、电流和频率，使其符合设计要求。

最后，针对微逆变器的接入以及安装、维护和故障排除等方面，进行相关设计。

因此，要完成光伏并网微逆变器的设计，需要从变换器类型的选择，到元件尺寸、散热、实验测试、调试等多方面进行设计。

只有综合考虑这些方面的因素，才能有效设计出满足要求的微逆变器。

单相太阳能并网逆变器SPWM发生器设计

单相太阳能并网逆变器SPWM发生器设计1 实验目的(1) 学会使用高级控制定时器；(2) 理解SPWM波形的产生原理。

2 实验任务(1) 对信号发生器的正弦信号进行频率和相位跟踪，调整SPWM波的频率、相位与其一致，模拟实现逆变并网；(2) 编写函数实现载波频率，正弦频率调节等功能的SPWM波输出控制指令。

3 实验说明(1)TIM1和TIM8简介高级控制定时器(TIM1和TIM8)由一个16位的自动装载计数器组成，它由一个可编程的预分频器驱动。

它适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度(输入捕获)，或者产生输出波形(输出比较、PWM、嵌入死区时间的互补PWM等)。

使用定时器预分频器和RCC时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几个毫秒的调节。

高级控制定时器(TIM1和TIM8)和通用定时器(TIMx)是完全独立的，它们不共享任何资源，可以同步操作。

(2)TIM1和TIM8主要特性16位向上、向下、向上/下自动装载计数器●16位可编程(可以实时修改)预分频器，计数器时钟频率的分频系数为1～65535之间的任意数值● 多达4个独立通道：─ 输入捕获─ 输出比较─ PWM生成(边缘或中间对齐模式)─ 单脉冲模式输出● 死区时间可编程的互补输出● 使用外部信号控制定时器和定时器互联的同步电路● 允许在指定数目的计数器周期之后更新定时器寄存器的重复计数器● 刹车输入信号可以将定时器输出信号置于复位状态或者一个已知状态● 如下事件发生时产生中断/DMA：─ 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)─ 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)─ 输入捕获─ 输出比较─ 刹车信号输入● 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路● 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理(3)SPWM波形的产生原理SPWM全称正弦脉冲宽度调制技术，是用一系列等幅不等宽的脉冲等效正弦波。

单级式单相太阳能光伏并网逆变系统的设计

单级式单相太阳能光伏并网逆变系统的设计摘要：转换效率是太阳能光伏并网逆变系统的关键技术问题。

当前，多级式变换的拓扑结构多被系统采用，尽管其结构控制较为简单，但由于变换级数的增加，难于提高该结构的转换效率。

因此，拥有高效低功耗、高可靠性、电路简单等诸多优点的单级式拓扑结构越来越成为太阳能光伏并网逆变系统设计的第一选择。

关键词太阳能；光伏；单级式拓扑结构；并网逆变系统；滤波近年来，为缓解常规能源消耗和能源结构不合理等问题，太阳能光伏发电作为新能源核心产业发展迅速，且逐渐以供应分布式能源的主体为目标。

并网系统与独立系统是太阳能光伏发电系统的两种主要方式，而并网系统主要被作为分布式或者集中式的太阳能发电站来应用。

光伏发电系统的储能设备使用的是蓄电池，并不与电网直接连接，白天储存其太阳能电池需要输出的电能，而夜晚向供电负荷直接提供电力。

本文就单级式单向太阳能光伏并网逆变系统进行分析讨论。

因单级式太阳能光伏并网逆变系统在控制时既要对并网电流的相位和幅值进行控制，且还要对太阳能电池最大功率点进行跟踪，因此，提高系统工作安全性和稳定性及整个系统的工作效率，是目前太阳能光伏并网逆变系统中主要面对的问题。

另外，由于控制系统相对复杂实际应用中较少采用该拓扑结构。

但与多级式系统相比，单级式系统工作效率要高许多，而工作效率是太阳能光伏发电系统中极其关键的。

随着现代数字信号处理技术以及电力电子技术的迅猛发展，克服系统拓扑结构带来的控制难题也成为可能。

1设计MPPT控制方案日照温度和强度会对光伏阵列的开路电压和短路电流造成影响，如带来系统效率降低等问题。

为了对太阳能进行充分利用，MPPT方式必须应用于并网逆变系统中，以便于在任何环境下，光伏阵列能够得到最大功率输出。

虽然有诸多光伏阵列的最大功率跟踪方法，但现阶段应用较多的有：模糊控制法、间歇扫描法、电导增量法、扰动观测法、恒定电压法等。

方法各有千秋，具体应用时要根据系统所处环境进行选择。

单相光伏并网逆变器的设计

武汉科技学院毕业设计（论文）任务书课题名称：单相光伏并网逆变器的设计完成期限：院系名称电子信息工程学院指导教师专业班级指导教师职称学生姓名院系毕业设计（论文）工作领导小组组长签字一、课题训练内容(1)通过毕业设计培养学生综合应用，巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、使用计算机解决实际问题的能力。

(2)通过毕业设计，培养学生正确的设计思想、理论联系实际的工作作风、严肃认真的科学态度、团结协作的团队精神；(3)训练收集查找太阳能光伏发电系统的中外文专业资料的阅读与翻译能力；(4)学习相关的背景知识，了解、熟悉单相光伏并网逆变器的工作原理及其结构。

(5)训练方案选择和比较能力；(6)训练工程设计及实验研究能力；(7)训练计算机编程及应用能力，提高学生计算机软件、硬件和应用系统设计和开发的能力；(8)通过对已完成的工作进行整理，以及毕业设计论文的撰写和毕业答辩，使学生的书面和口头表达能力得到进一步的训练和提高。

二、设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量等具体要求）(1)设计任务：主要研究单相光伏并网逆变器的设计以及相关电路实现。

(2)设计要求：①提交开题报告一份，提交时间3月20日左右，字数在2000～3000 字之间，内容需包含课题意义，所属领域的发展状况，本课题的研究内容、研究方法、研究手段和研究步骤以及参考书目等；②提交毕业设计论文一份，正文不得少于 10000 字，按照武汉科技学院毕业设计模版格式要求规范撰写；③翻译一篇与本课题相关的英文专业资料，其对应的中文翻译不得少于3000 字；④绘制各电路单元电路图，并做相关分析，说明；⑤做出相关底层软件的流程、框图，以及相关程序并在条件允许的情况下做出相应程序的软件仿真。

三、毕业设计（论文）主要参数及主要参考资料主要参考资料：[1] 杨军.太阳能光伏发电前景展望[J].沿海企业与科技，2005(8).[2] 林勇.太阳能光伏并网发电系统[J].上海电力，2005(1).[3] 赵玉文.21世纪我国太阳能利用发展趋势[J].中国电力，2000(9).[4] 杨海柱，金新民.最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究[[J].北方交通大学学，2004(4).[5] 张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制[M].北京:机械工业出版社，2003.[6] 程曙，徐国卿.SPWM逆变器死区效应分析[J].电力系统及其自动化学报，2002(2).[7] 张雄伟，曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用[M].北京:电子工业出版社，2000.[8] 王念旭.DSP基础与应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社，2001.[9] 杨海柱，金新民.最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究[J].北方交通大学学报2004,28(2).[10] 陈兴峰，曹志峰，许洪华等.光伏发电的最大功率跟踪算法研究[J]。

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。

并网光伏微型逆变器设计

并⽹光伏微型逆变器设计并⽹光伏微型逆变器设计本应⽤参考设计简略描述了单级并⽹太阳能（PV）微型逆变器主要原理。

本设计主要使⽤了⼀颗ST公司的STM32F4系列处理器，该处理器是基于ARM1Cortex?-M4内核具有浮点运算，168MHZ的⾼速处理能⼒，增强的单周期DSP处理指令。

可以进⾏⼀些复杂的计算。

控制PV电池板流向电⽹的功率。

此处理器还执⾏MPPT算法、故障控制，以及可选的数字通信程序。

⽽前级使⽤了宽范围输⼊的反激DC-DC来产⽣与电⽹同相和同步的正弦输出电压和电流。

此微型逆变器的设计⽬标是可连接到这样的PV模块：在22VDC⾄50VDC的输⼊电压范围内，可输出最⼤200W的功率，最⼤开路电压为55VDC。

本设计的要求如下所列：▲最⼤输出功率 = 185W▲标称输出电压 = 230V▲标称输出电流 = 0.8A▲输出电压范围 = 180 VAC - 264 VAC▲标称输出频率 = 50 Hz▲输出频率范围 = 48 Hz- 5 2 Hz▲功率因数 = >0.9 6▲总谐波失真 = <5%▲最⼤效率 = 96 %▲最⼤功率点追踪 = 99.5%▲最⼩效率>0.8并⽹光伏微型逆变器参考设计的框图如图1 所⽰。

本系统主要分7⼤块，PV组件、辅助电源、光伏微型逆变器、EIM滤波、STM32F4、LCD显⽰与键盘。

这⾥最主要的是，光伏微型逆变器和STM32F4所以本应⽤设计主要对这两块做主要介绍。

光伏微型逆变器硬件架构光伏微型逆变器，如图1所⽰主要分两⼤块，前⾯是DC/DC升压及MPPT后⾯是DC/AC桥式换向。

微逆变器电路⼯作原理：把半波的直流电压通过四个可控硅进⾏换向，变成了上下波的交流电压。

通常专⽤术语把此半波称为馒头波，如图2微逆变的⼯作原理波形变换图：由交错反激构成的微逆变器硬件框图，如图3：微逆变器的主要原理：如图3主要有两块组成，交错反激电路和桥式换向电路。

交错反激电路主要功能：如图3虚线框内，来⾃PV的低压直流电，经交错反激电路升压到最⾼400V左右的峰值电压，然后在电容上形成具有正弦特性的直流半波电压。

单相光伏并网逆变器的研制

单相光伏并网逆变器的研制单相光伏并网逆变器的研制近年来，随着人们对可再生能源的重视程度不断提升，太阳能光伏发电得到了广泛关注。

光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的系统，其中光伏逆变器作为核心设备起到了至关重要的作用。

光伏逆变器的主要功能是将直流电能转换为交流电能，以满足家庭、企业或工厂的电力供应需求。

单相光伏并网逆变器是一种将光伏发电系统连接到公共电网的设备，可实现电网电能与光伏电能的平稳转换。

它可以将太阳能光伏板发出的直流电能转化为交流电，并与公共电网实现同步运行，从而将多余的电能注入到电力网络中，减少能源浪费，降低环境污染。

因此，单相光伏并网逆变器被广泛应用于家庭光伏发电系统、商业光伏发电系统和工业光伏发电系统中。

为了研制出效率高、性能可靠的单相光伏并网逆变器，首先需要进行系统设计。

设计过程需要考虑多个方面，包括逆变器的输入电压范围、输出功率范围、输出电压波形质量以及保护功能等。

另外，还需要考虑光伏模块的最大功率点跟踪（MPPT）功能，以确保逆变器能够高效地收集太阳能。

接下来，进行逆变器的硬件设计。

逆变器的硬件设计主要涉及到电路拓扑的选择、元件选型以及PCB设计等。

对于单相光伏并网逆变器来说，广泛采用的电路拓扑有单相全桥拓扑和单相半桥拓扑。

选择合适的电路拓扑可以提高整个逆变系统的效率和稳定性。

元件选型需要根据逆变器的功率要求和工作环境来选择合适的电子元件。

PCB设计方面需要考虑逆变器的散热、线路布局以及防止电磁干扰等问题。

在实现逆变器硬件设计的基础上，接下来是进行逆变器软件的开发。

逆变器软件主要包括控制算法的编写和系统保护功能的实现。

控制算法需要实现MPPT功能，通过精确计算最大功率点，确保光伏模块输出的电能最大化。

系统保护功能需要实现过压保护、欠压保护、过温保护以及短路保护等，以确保逆变器在不正常工作情况下能够及时停机，保护光伏模块和逆变器本身。

最后，进行逆变器的实验验证和性能测试。

在实验验证阶段，需要测试逆变器的输入电压范围、输出功率范围、电流波形以及稳定性等。

单相2kW光伏并网逆变器及其信息管理系统设计的开题报告

单相2kW光伏并网逆变器及其信息管理系统设计的开题报告项目名称：单相2kW光伏并网逆变器及其信息管理系统设计一、研究背景和意义近年来，光伏发电技术得到了迅猛的发展，越来越多的光伏电站被建设，光伏发电已成为解决能源危机和环境问题的重要手段。

而对于光伏发电系统而言，逆变器是其中一个非常重要的组成部分，它可以将光伏组件输出的直流电转换为交流电输出到电网中。

同时，在逆变器中加入信息管理系统，可以实现逆变器状态的实时监测、故障诊断和安全控制。

因此，本项目旨在设计一款单相2kW光伏并网逆变器及其信息管理系统，旨在为光伏发电系统的高效运行和安全管理提供保障。

二、研究内容和技术路线研究内容：1. 设计单相2kW光伏并网逆变器，实现以下功能：（1）直流电电压、电流和输出功率及功率因数的检测。

（2）交流电电压、电流、频率和功率因数的检测。

（3）直流电输入保护、交流输出保护、过温保护和接地保护。

（4）并网运行模式判断，PV 并网点电压跟踪控制，并实现 MPPT 控制。

2. 设计光伏并网逆变器信息管理系统，实现以下功能：（1）逆变器的实时监测。

（2）逆变器的状态反馈和控制。

（3）逆变器的故障诊断和排除。

技术路线：1. 单相2kW光伏并网逆变器设计技术路线：(1) 采用大功率 MOSFET 的半桥式逆变拓扑电路。

(2) 构建直流电输入保护、交流输出保护、过温保护和接地保护电路。

(3) 采用 DSP 控制器实现逆变器的数字控制，并实现 MPPT 控制。

(4) 采用模拟前端和数字后端相结合的方式实现直流和交流电参数的检测。

2. 光伏并网逆变器信息管理系统的设计技术路线：(1) 采用微型控制器实现逆变器和信息管理系统的通信。

(2) 构建逆变器状态检测和反馈电路。

(3) 采用人机界面设计方法实现信息管理系统的设计。

三、研究成果和预期目标本项目的最终目标是设计一款性能稳定、功能完备的单相2kW光伏并网逆变器及其信息管理系统。

通过本项目的研究，预期达到以下目标：1. 实现直流电电压、电流和输出功率及功率因数的检测和交流电电压、电流、频率和功率因数的检测。

小功率光伏并网逆变电源的设计

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第一章绪论 (1)1.1课题的研究背景与意义 (1)1.2光伏并网发电系统简介 (1)1.3光伏并网发电系统对逆变器的要求 (2)1.4本文的主要研究内容 (2)第二章并网逆变器的设计及系统的工作原理 (3)2.1并网逆变器的选择 (3)2.1.1并网逆变器结构的选择 (3)2.1.2并网逆变器回路方式的选择 (3)2.1.3系统的总体方案 (4)2.2光伏并网发电系统的工作原理 (5)2.2.1前级电路的工作原理 (5)2.2.2后级电路的工作原理 (6)第三章光伏并网发电系统的设计 (7)3.1主电路的设计 (7)3.2控制电路及保护电路的设计 (8)3.2.2并网同步的实现 (8)3.2.3SPWM波的产生 (10)3.2.4保护电路 (11)3.3驱动电路 (11)3.4输出滤波电路 (12)3.5辅助电源设计 (13)3.5.1辅助电源的设计要求 (13)3.5.2辅助电源设计电路 (13)3.6系统的电磁兼容设计 (14)3.6.1硬件方面考虑 (14)3.6.2软件方面考虑 (15)3.7光伏并网逆变器的仿真建模 (15)3.8控制系统软件设计 (16)第四章光伏并网发电系统的孤岛效应及防止策略 (17)4.1孤岛效应及其危害 (17)4.2孤岛效应的检测方法 (17)4.2.1被动检测方法 (17)4.2.2主动检测方法 (18)4.2.3外部检测方法 (18)4.2.4本论文采用的孤岛检测的方法 (19)第五章总结与展望 (21)5.1总结 (21)5.2展望 (21)参考文献 (22)致谢 (36)第一章绪论1.1课题的研究背景与意义世界范围内的能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素，大力发展新的可替代能源已成为当务之急。

微型光伏并网逆变器设计

微型光伏并网逆变器设计摘要随着社会的发展，人类社会对能源的需求越来越大。

传统的化石能源日渐枯竭，寻找新能源被世界各国提上议程。

太阳能以其分布广泛、清洁、无污染、取之不尽、用之不竭等优点，引起各国政府的重视。

本文对小功率并网系统进行了深入研究，对一套微型光伏并网逆变器进行了仿真研究。

关键词：微型光伏并网逆变器；两级式1微逆变器的特点微逆变器具有以下优点，更易满足光伏并网发电系统尤其是光伏建筑一体化的技术要求并提高性能：1）有助于提高系统可靠性。

光伏组件串并联组合使用时，存在组件匹配、热斑等问题。

任一组件损坏，将影响系统工作，甚至中断输出；2）发电效率更高。

单个逆变模块对应单块光伏组件，逆变模块具有MPPT功能，则每块光伏组件的能量都能得到最大程度利用；3）降低系统成本。

尽管单个变换器相对成本较高，但其节省长距离直流输配电电缆和大容量交流配电装置，并可安装在室外无需装配机房，减少建设成本。

2 前级升压电路的选择全桥变换器的主要特点有：初级方波电压幅值为±，而非半桥变换器的±，但是其开关管的耐压也等于直流输入电压。

因此当开关管的峰值电压和电压相同时，全桥变换器的输出功率是半桥变换器的两倍。

当在输入功率和输出功率相同的情况下，全桥变换器的初级电流有效值和峰值均为半桥变换器的一半。

图2 全桥电路3 后级逆变电路的选择当采用PWM控制时，半桥电路在输入端只产生两种电平，因此在输出端生成双极性的SPWM波，其幅值是直流电压的一半，直流电压利用率低。

全桥逆变器的直流电压利用率较高，且可以工作于单极性方式，可以减小开关损耗，有利于提高效率。

本文设计的并网逆变器采用全桥逆变器。

图3 本文采用的主电路拓扑4 电流滞环控制电流滞环控制系统的外环采用直流电压环，用来稳定直流母线电压，内环是电流环，用来对电流进行快速跟踪。

外环将逆变器输出参考电流的幅值和与电网电压同步的单位正弦信号相乘，得到逆变器输出参考电流的瞬时值，将与网侧检测电流的差值经滞环比较器处理后，得到控制开关管的PWM波。

单相光伏并网逆变器的研制

单相光伏并网逆变器的研制一、本文概述随着全球对可再生能源的需求日益增长，太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

单相光伏并网逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心设备之一，其性能稳定性和效率对太阳能发电系统的整体表现具有重要影响。

本文旨在探讨单相光伏并网逆变器的研制过程，包括其设计原理、关键技术、实验验证以及性能优化等方面，以期为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和借鉴。

本文将详细介绍单相光伏并网逆变器的基本原理和结构特点，包括其工作原理、电路拓扑、控制策略等。

针对单相光伏并网逆变器的关键技术，如最大功率点跟踪、并网控制、孤岛效应检测等，本文将进行深入的分析和讨论，并提出相应的解决方案。

本文将通过实验验证和性能优化，评估单相光伏并网逆变器的实际性能，包括其转换效率、动态响应、稳定性等方面，并探讨其在实际应用中的潜力和优势。

本文还将对单相光伏并网逆变器的未来发展趋势进行展望，探讨其在提高转换效率、降低成本、增强智能化等方面的可能性和挑战。

通过本文的研究，期望能为单相光伏并网逆变器的进一步发展和应用提供有益的启示和指导。

二、单相光伏并网逆变器的基本原理太阳能电池板：太阳能电池板将太阳能转换为直流电能，这是整个系统的能量来源。

直流电源：直流电源接收太阳能电池板输出的直流电能，并将其稳定在逆变器所需的输入电压范围内。

逆变器：逆变器是单相光伏并网逆变器的核心部件，它的主要功能是将直流电转换为交流电。

逆变器采用单级式逆变结构，通过控制半导体开关器件的通断，产生高频交流电。

滤波器：滤波器用于去除逆变器输出的交流电中的谐波和噪声，以确保输出电能的质量。

变压器：变压器用于将逆变器输出的交流电调整到与电网电压相匹配的水平，以便顺利并入电网。

通过以上几个部分的协同工作，单相光伏并网逆变器能够将太阳能电池板输出的直流电能转换为符合电网要求的交流电能，并顺利并入电网，实现太阳能发电的并网应用。

微型光伏并网逆变器设计及优化策略的研究的开题报告

微型光伏并网逆变器设计及优化策略的研究的开题报告1. 研究背景光伏发电系统具有环保、可再生、分布式等优点，因此在近年来得到了广泛应用。

而其中的微型光伏并网逆变器，其逆变功能是将光伏发电系统产生的直流电转换成交流电输出到电网中，以充分利用光伏发电系统的发电能力。

同时，与电网并联操作时要保证输出的电压、频率与电网的要求完全符合，确保安全稳定地接入电网。

目前市场上光伏并网逆变器存在一些问题，如效率低、质量不稳定等，因此在设计和优化逆变器方面仍有很大的研究空间。

2. 研究目的本研究旨在设计和优化微型光伏并网逆变器，提高其效率和稳定性，同时探讨逆变器控制策略的优化方案，为光伏发电系统的稳定运行提供技术支持。

3. 研究内容(1) 光伏并网逆变器的基本工作原理和结构特点的分析。

(2) 对现有光伏并网逆变器的效率、质量等问题进行分析，归纳影响逆变器性能的主要因素。

(3) 通过分析比较不同类型的控制策略，制定适合本研究的控制策略方案，设计并实现该方案的控制器。

(4) 通过实验室测试，验证逆变器的性能。

并对测试结果进行分析，得到优化的方案。

4. 研究方法(1) 文献调研法：通过查阅相关国内外文献，对逆变器的基本工作原理和控制策略进行深入了解和比较研究。

(2) 系统仿真法：利用电磁仿真软件搭建光伏发电逆变系统，并对不同控制策略进行模拟仿真验证。

(3) 实验方法：搭建光伏发电系统实验平台，利用实验测试手段对不同控制策略下逆变器的性能进行测试分析。

5. 研究重点和难点(1) 研究重点为设计和优化光伏并网逆变器的控制策略，提高逆变器的性能。

(2) 研究难点为制定合适的控制策略，以达到提高逆变器效率和稳定性的目的。

6. 研究意义(1) 为推广并且规范光伏发电设备的应用，提高光伏发电逆变器的效率和可靠性，对国家能源的发展有好处。

(2) 为提高光伏发电系统的性能和稳定性提供技术支持。

(3) 为学术研究提供新思路和新方向。

7. 研究进度安排第一阶段：文献调研，制定研究计划和任务安排，分析并总结现有光伏并网逆变器的问题和研究方向。