太阳能用单相正弦波逆变器的研究

摘要

逆变器是太阳能应用系统中技术含量较高的关键部件，为了更好地适应太阳能光电这一特殊的直流供电源，必须专门研制适应其特性的逆变系统。本研究开发的逆变器除了要满足一般逆变器的各项要求之外，还要能满足太阳能逆变器宽输入电压的要求，如要并网还必须考虑“孤岛效应”、同相同频等问题。 本系统采用具有DSP性能的高速芯片DSPIC30F3010来实现整个系统的控制。主要的研究工作包括以下几个方面：运用三角形相似法来实现SPWM脉宽的计算，然后运用单片机集成的PWM模块调制出SPWM控制脉冲；采用代码压缩效率可以达到120％的C30语言来编写软件程序，节省了程序空间的同时又方便了软件的开发；分析了数字式SPWM的谐波构成，叙述了抑制谐波的方法，并且采用MATLAB模拟了本拓扑结构的谐波含量，并分析其组成，进一步证实了理论分析的正确性；提出了一种廉价简单的稳压电路，并且详细地介绍了电压偏差分级控制的方法，最后给出了实际的稳压控制效果；给出了蓄电池的控制策略，并采用了数字滤波方法对采集的电池电压进行滤波；分析了造成电流直通的几种情况，并给出了避免电流直通的控制方法；根据硬件电路的具体特性选择了MOSFET功率管、环形变压器，设计了适合太阳能逆变器的脉冲驱动电路；采用硬件和软件共同保护的方法，防止电路的短路、过载、欠压、过压等对器件造成永久的伤害。 据此搭建了一台太阳能逆变器，其性能基本达到了非并网式太阳能逆变器的要求，但还有要改进的地方，例如：电流谐波偏大需进一步滤除；采用20KHZ调制波时直流滤波器还稍显大些，需进一步提高调制频率等。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2发展与研究现状

1.2.1现代逆变技术的发展

1.2.2现代逆变技术的发展趋势现代逆变技术的发展趋势

1.2.3现代逆变技术的分类

1.2.4逆变目的及应用领域

1.3本课题研究的主要内容

第二章 基于dsPIC30F的数字SPWM控制方式

2.1嵌入式单片机dsPIC30F系列及其开发工具简介

2.1.1MPLAB IDE v7.40应用简介

2.1.2 C30 v2.0应用简介

2.1.3 dsPIC30F系列模块功能简介

2.2数字式SPWM脉宽采集原理及实现方法

2.2.1载波为半波的SPWM技术原理及优点

2.2.2数字式SPWM实现方法

2.3 DsPIC30F3010实现高频SPWM的方法

第三章 SPWM单相正弦波逆变器的谐波分析

3.1引言

3.1.1谐波的定义

3.1.2单相三阶SPWM波形谐波分析

3.2本设计SPWM拓扑结构的谐波源

3.3谐波抑制的方法及仿真分析

第四章 太阳能逆变器控制策略及其仿真

4.1系统稳压控制策略

4.1.1输出交流电压的采集方法

4.1.2电压偏差分级控制调制比的实现

4.2蓄电池电压控制

4.2.1蓄电池电压的采集及数字滤波

4.2.2蓄电池电压控制策略

4.3避免电流直通的控制方法

第五章 太阳能用逆变器的硬件实现及软件流程

5.1硬件电路的实现

5.1.1功率管的选择

5.1.2驱动电路的实现

5.1.3隔离变压器的设计选择

5.1.4其它硬件电路的实现

5.2软件流程

5.2.1主程序控制流程

第六章 结果和总结

6.1结果及总结

6.1.1试验结果

6.1.2研究总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢