简易光伏并网系统仿真设计--课程设计毕业论文.doc

仿真设计报告 课程名称 ________ 姓 名 _____ 学 号 _____ 专业班级 _____ 学 期 ___________ 指导教师 ______ 目录 题目 3 1. 设计目的 3 2. 设计内容 3 3. 相关知识 3 4. 系统硬件结构及原理 4 5. 系统的软件设计及原理 5 6. 设计调试遇到的问题及解决方法 8 7. 总结体会及展望 9 8. 参考文献 9 附录1原理图 10 附录2部分元件参数 10 附录3组员分工 15 简易光伏并网系统仿真 1. 设计目的 （1）掌握Matlab或Psim仿真软件； （2）掌握Boost升压电路和SPWM逆变电路工作原理； （3）掌握逆变电路驱动（PWM波）原理以及仿真； （4）掌握Boost升压电路反馈调节应用； 2. 设计内容 利用Matlab或Psim等仿真软件，实现一个简易光伏并网系统。要求将光伏电池板的直流电压进行升压和逆变，得到220V/50Hz的交流电压。掌握Matlab或Psim等电力电子仿真软件的使用方法；掌握Boost升压电路和SPWM逆变电路的工作原理。 3. 相关知识 Matlab基础使用方法； Matlab Simulink Model仿真软件； Boost升压电路工作原理； SPWM逆变电路工作原理； （5）逆变电路驱动原理； （6）Boost升压电路反馈调节原理； 4. 系统硬件结构及原理 光伏板结构及原理 太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。 MOSFET管结构及原理 截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。 放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β＝ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。 饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。 5. 系统的软件设计及原理 原理 Boost升压电路原理： 在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图，开关处用导线代替。输入电压流过电感。输入直流电，电感电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。电感电流增加，电感。 放电如图，当开关断开（三极管截止）时，电感的电流保持特性，流经电感的电流变0。原来电路断开，于是电感通过新电路放电，即电感给电容充电，电容两端电压升高升压过程是电感能量传递过程。电容量足够大，输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。 基本系统分为三部分：左边光伏板Boost升压电路，将光伏板（由DC70V代替）提供的输入电压进行升压至大约220V输出。中间部分为SPWM全桥逆变，进行DC/AC转化。右边部分为滤波装置和工频变压器，用于调整交流电压波形。调试稳定后再加入逆变驱动部分（如图3）以及Boost反馈调节部分（如图4）。 图3 图4 完成效果： 仿真0.1S后，在示波器中可以看见如下波形。第一行是输出波形，调制后可产生稳定220V左右正弦波。第二行是逆变方波。第三行是Boost升压经反馈调整后得到波形稳定在220V。 6. 设计调试遇到的问题及解决方法 在调试过程中发现Boost升压后波形始终不稳定，始终处于上升状态并且电压偏低。请教指导老师后，修改了电路，减小了Boost电路中电感电容大小，并且将仿真时间稍作延长。经过修改后的示波器显示出稳定220V波形。 总结体会及展望 通过这次仿真设计，学习并巩固了许多电力电子技术知识，比如Boost升压电路，闭环反馈系统，全桥逆变系统等等。在过程里，我们认识到了系统设计的困难，一个细小的参数往往可以对最后波形影响甚大。即使本次设计是软件仿真，但在设计和调试中，从零开始一点一点完成了整个系统的仿真，并且每一个参数都经过修改和推敲。在仿真中