单相光伏发电逆变系统主电路

1、单相光伏发电逆变系统主电路的设计The Main Circuit Design of Single-phase Photovoltaic Inverter System 毕业设计任务书题 目单相光伏发电逆变系统主电路的设计一、设计内容 光伏发电系统中，逆变系统是极其重要的环节，其可靠性直接影响光伏发电系统的正常 运行。逆变系统主电路采用单相单极性 SPWM 全桥式逆变电路(单相全桥+输出变压器隔离) 拓扑结构，对主电路及 IGBT 吸收电路原理进行理论分析，并在 MATLAB 下进行建模仿真。 逆变系统主电路输出电能有大量高频谐波存在，而负载要求电能清洁无污染，因此，在主电 路输出端加一个低通滤波器，滤除高频谐波。 二、设计条件 逆变系统主电路的各项参数为： 输入电压：230VDC-270VDC 输出电压：220VAC 输出额定电流：5A 开关频率：17KHz 最大输出功率：1.1kW 三、基本要求 1. 分析光伏发电逆变系统的工作原理，对系统进行总体设计； 2. 设计逆变系统主电路、参数计算、器件选型； 3. 主电路仿真实现； 4. 设计缓冲电路，进行参数计算，缓冲电路仿真实现；5.

2、 输出滤波器的设计。 四、应收集的资料及参考文献 1 王兆安. 电力电子技术M. 北京: 机械工业出版社,2010. 五、进度计划 第 1-2 周 开题报告 第 3 周 搜集资料，进行系统总体设计 第 4-6 周 设计主电路，参数计算，器件选型，主电路仿真实现 第 7 周 中期检查 第 9-13 周 设计缓冲电路，参数计算，仿真实现，输出滤波器的设计 第 14-15 周 答辩教研室主任签字时 间 年 月 日毕业设计开题报告题 目单相光伏发电逆变系统主电路的设计一、研究背景 随着全球人口的增加以及工业的发展，人类对能源的需求越发的增多，但是，自然界 的一次能源储量有限，能源危机迫在眉睫。就连近代才发展起来的核能发电的原料铀的储 量也是有限的，而且还存在着安全与污染的难题，同样不能解决长期的稳定的供电难题。 同时，一次能源的开采、运输及使用的过程中都会对人类生存的环境造成严重的污染。目 前，由于大量使用一次能源，全世界每年产生约 1 亿吨的温室效应气体，已经造成了特别 严重的大气污染，全秋表面气温逐年增高，造成冰山融化，海平面上升，如果再不加以控 制，人类的生存空间也将会受到限制。与此同时

3、人们对环境保护的意识也在不断的提高， 因此寻找清洁的可再生的代替能源变得越来越重要。通过研究和实践发现，太阳能是一种绿色的清洁替代能源。并且太阳能是取之不尽的 可再生能源并且不需要开采和运输。太阳能作为一种新能源还有一个优点就是清洁无污染， 没有任何物质的排放，不会留下污染物。太阳能光伏发电是直接将太阳能转换为电能，而 且太阳能发电本身不向外界排放废物，没有机械噪声。因此太阳能是一种非常理想的替代 能源。随着电力电子的技术的不断完善，越来越多的国家大力开发太阳能光伏发电技术。 二、国内外研究现状1.国内研究现状国内太阳能光伏应用仍然以独立供电系统为主，并网系统刚刚起步，但是也取得了不 少成果。例如:提出了光伏发电系统并网的一种新方案，即一种应用于光伏发电系统中逆变 器的直接电流跟踪滞环控制方法;通过应用状态反馈线性化方法设计了一种非线性控制器， 实现了并网逆变器有功、无功分量的独立控制;小功率、高效率等光伏并网逆变器控制系统 的设计得以实现;最大功率点跟踪得以研究。高校研究方面，教育部在合肥工业大学成立教 育部光伏工程系统研究中心，取得了一系列可喜成果。中科院电工所也致力于光伏发电的

4、研究并于 1998 年 10 月在西藏安多县建成 100KW 光伏电站，这是目前我国发电容量最大、 设备配套最先进、最完善的大型光伏电站。此外，清华大学和浙江大学以及武汉大学也在 光伏发电方面取得了一定的成果。2.国外研究现状在国外，并网发电逐渐成为太阳能光伏发电的主要应用领域，太阳能光伏产业已经逐 渐形成，并持续高速发展。目前国外并网逆变器技术发展十分迅速，其研究主要集中在数 字锁相技术、数字 DSP 控制技术、孤岛检测技术，和运用模糊控制、神经网络控制、鲁棒 控制实现最大功率点跟踪技术，以及综合考虑以上方面的系统总体设计等，解决了最大功 率点跟踪及逆变器设计问题，在一定程度上提高了太阳能光伏阵列的转换效率。此外，国 外有些并网逆变器同时具有独立运行和并网运行功能。综上所述，目前国外光伏并网逆变 器产品的研发主要集中在最大功率跟踪和逆变环节集成的单级能量变换上，功率主要为几 百瓦到五千瓦的范围,控制电路主要采用数字控制，注重系统的安全性、可靠性和扩展性， 均具有各种完善的保护电路。 三、主要技术指标1.主要工作本设计主要就是进行单相光伏发电逆变系统的主电路的设计。逆变系统是极其重要的

5、 环节。其中逆变系统主电路采用单相单极性 SPWM 全桥式逆变电路(单相全桥+输出变压器 隔离)拓扑结构，需要对其进行参数计算以及器件选型，也要对 IGBT 缓冲电路进行详细的 理论分析计算，并在 MATLAB 下进行了仿真研究。在此基础上完成主电路的设计调试，给 出实验结果。2.采用的方法、手段 根据设计要求，输入电压为 230VDC-270VDC，输出电压为 220VAC，光伏发电就是 将太阳能转换为电能，此时的转换的电为直流电，再将得到的直流电转换成为 220V 的交流 电。分析光伏发电逆变系统的工作原理，逆变系统的主电路采用单相单极性 SPWM 全桥式 逆变电路，还需设计一个 IGBT 的缓冲电路起到保护作用。并且由于逆变系统主电路输出电 能有大量高频谐波存在，而负载要求电能清洁无污染，因此，在主电路输出端加一个低通 滤波器，滤除高频谐波，以达到预期的效果，并在 MATLAB 下进行建模仿真。 四、预期达到的结果实验结果与理论分析计算及仿真结果吻合，主电路输出波形良好，缓冲电路性能达到 设计要求，主电路及 IGBT 缓冲电路研究方案正确可行有效。指导教师签字时 间 年 月 日摘

6、 要随着社会经济的快速发展，人类对能源的依赖日益加重，能源短缺和环境污染与经济快速发展的矛盾日益突出。人类为寻求经济的可持续发展，不断在探索可再生的环保的新能源。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生的环保能源，成为人类研究及开发利用的热点，并已经取得了显著的成果。本文以光伏发电逆变系统为研究对象，逆变系统的主电路采用单相全桥+输出变压器隔离，IGBT 缓冲电路采用的是 RCD 缓冲电路，进行了输出滤波器的设计。并且对主电路、IGBT 缓冲电路以及输出滤波器进行参数计算和器件选型，最后在MATLAB 环境下完成建模与仿真。最终，在 MATLAB 中完成建模，单相全桥逆变电路实现将直流电转变为交流电，输出电压为 220V 和输出电流为 5A。缓冲电路消除了尖峰电压，实现了对IGBT 的保护。关键词：光伏发电逆变系统 主电路 MATLAB AbstractWith the rapid development of social economy, the human dependence on energy increasing, energy shortage and environme

7、ntal pollution and rapid economic development of increasingly prominent contradictions. Human beings to seek for the economic sustainable development, and constantly exploring renewable new energy of environmental protection. Solar energy as an inexhaustible, inexhaustible renewable green energy, is becoming a hot spot of research and development and utilization of human, and has made significant progress. Photovoltaic inverter system as the research object in this paper, The Single-phase full-b

8、ridge and the isolation of output transformer topology is selected in main circuit of inverter system. The IGBT buffer circuit is used in RCD buffer circuit. But also to complete the output filter design. And complete the main circuit, IGBT buffer circuit, an output filter parameter calculation and device selection.Finally,completed modeling and simulation in the MATLAB environment.Finally,Completed the model in MATLAB,Single-phase full-bridge inverter circuits achieve the DC into the AC, the output voltage is 220V and the output current is 5A. Buffer circuit eliminates the voltage spike to protect the IGBT.Key words: Photovoltaic inverter system The main circuit MATLAB 目 录 第 1 章 绪论11.1 课题研究的目的意义11.2 国内外研究现状11.3 论文研究的内容4第 2 章 光伏发电系统概述52.1

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