单相光伏逆变器 讲稿.docx

老师、同学们大家好，我是14级过控2班第一大组中的第二小组的一员，我叫李泽昆。我们小组所负责的项目是——单相光伏逆变器的设计。随着世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭，迫使着人们加速对新能源的开发和利用。因此，具有可持续发展的太阳能资源受到了人们的重视，其中，光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义，仅在过去的五年，光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦，而连接光伏阵列和电网的光伏逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。对于本项设计的PPT介绍，我们采用总分总的结构来向大家展示。展示内容分为绪论、系统总体方案的设计、主电路的设计、控制电路的设计和最后的结论这5个部分。在绪论部分当中我们又把其分为背景、太阳能光伏发电的优势、光伏并网系统的组成和光伏并网系统的优缺点及对逆变器的要求这4个部分来介绍。能源是我们生存的基础，与我们的生活有着不可分离的关系。但是，随着全球工业化的全面展开，能源物资消耗急剧上升，煤炭、石油和天然气三大化石能源日渐枯竭。这就迫使人们对新能源的开发。在二十世纪初，人们发现了太阳能，它的优势正好满足现今社会的要求，能够实现经济发展与环境保护的双赢。是人类的实现可持续发展的最佳能源。可观的是，太阳能光伏发电本身存在着很多优势，大家请看屏幕，首先，太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源，而且清洁无污染。还有太阳能资源分布广泛、利用能源直接，没有中间关节等等。接下来是光伏并网系统的组成，他由光伏阵列、并网逆变器、电网三部分组成，这是光伏并网系统的构成图，大家请看。其实，光伏并网系统自身还存在着很多缺点，而且对逆变器有着严格的要求如：光伏阵列发电效率低，紫铜成本价高，发电受外界环境影响较大，同时还存在对电网的谐波污染以及孤岛效应。以下为其对逆变器的要求，大家简单看一下。1.额定输出功率为1KW?2.额定输出电压220V?3.额定频率50Hz?4.前级控制电路频率为50KHz? （不用读）5.输入电压范围150V~310V?6.要求无变压器隔离，尽量减小成本，实现动态响应好7.直接并入电网，只设计工频交流输出，不考虑并网的后续工作8.实现高质量的电能输出，要求电流和电压畸变率都小9.实现系统安全保护要求，如输出过压过流保护，以保证系统的安全性10.最大功率点跟踪，使光伏阵列输出最大的功率，以提高逆变器效率接下来是第二部分——系统总体方案的设计，其中又分为并网逆变器输入方式的选择、并网逆变器主电路拓扑方式的选择、系统总体方案的确定这三个部分。首先是并网逆变器输入方式的选择，光伏并网逆变器按照直流侧电源的性质不同可以分为两种：电压型逆变器和电流型逆变器，其结构如图所示，大家请看。其次是并网逆变器主电路拓扑的选择。按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有半桥逆变器和全桥逆变器。根据不同的输入电压、不同的功率级别以及设计要求的不同，选择的电路拓扑也不同。单相半桥逆变电路结构简单，使用器件少，但输出交流电压幅值只有母线的一半，直流电压利用率低，在相同输出功率时开关管承受的电流是全桥的2倍，电网电流的谐波较大，所以半桥逆变电路常用于小功率逆变电源。其结构如图所示，大家请看。单相全桥逆变电路中有两个桥臂，可以看成两个半桥电路组合而成。由于本设计的输出功率等级较高，所以本设计采用目前应用最为广泛的单相全桥逆变器。它的结构图是这样的，大家请看。接着是系统总体方案的确定，本设计采用无变压器的两级结构，前级采用直流升压变换器，后级采用工频逆变器，两部分通过中间直流母线相连。前级直流斩波器采用BOOST升压电路，结构简单，容易驱动。而后级工频逆变采用结构简单、控制方便的全桥逆变，能够实现高功率输出，满足逆变设计要求，其结构如图所示。第三部分是主电路的设计，其中包括前级电路的设计和后级单相全桥逆变电路设计。首先是前级电路的设计，将较低的未调整输入电压升为较高的调整输出电压，该电路称为升压电感变换器。这种升压电路拓扑，结构简单，研究技术成熟。其结构如图所示。根据图3-1?BOOST电路的原理分析，得到如图3-2所示两种工作模式下电路的工作过程。接着是后级单相全桥电路设计，应用的是全桥逆变电路，其结构图如图。最后一部分是控制电路的设计，首先是单相逆变器SPWM技术分析，原理就不具体介绍了，大家看一下它的波形图。通过双极性正弦调制方法得到的波形是这样的，大家请看。由于双极性调制的输出电流变化率比较大，抗外界干扰能力差，所以本系统采用的是单极性调制方法。其得到的波形图是这样的，大家请看。其次是驱动电路的设计，其中又包括正线震荡电路的设计、SPWM波形发生电路设计和死区时间的设计。根据光伏并网逆变器并网的要求，输出电压的频率必须与电网同频，所以振荡器的频率选择50Hz。RC正弦振荡电路由放大电路、选频网络和限幅电路构成。振荡电路如