户用风光互补正弦波逆变电源研制.pdf

摘 要 随着我国社会经济的发展、农牧民生活水平的提高以及家用电器的普及， 对交流电源的需求将大大增加.利用风力发电和太阳能光伏发电是两种实际可 行的发电方式，在太阳能和风能互补地区可实行风f光互补发电。因此，研制 出成本低、效率高、性能好、可靠性高的风/光互补逆变电源很有必要，且市 场前景很好。 传统的户用逆变电源通常在后级采用工频变压器来实现升压和电气隔离。 这种逆变技术虽然性能可靠，但是仍然存在着许多不足之处:系统体积重量大， 携带不便，功率密度低，容易出现工频噪音，而目前铜价高涨造成的工频变压 器成本的增加也使工频逆变电源费用大大升高。 针对传统工频逆变器的缺点和不足，本文采用高频逆变技术，以DC/DC 前级升压取代工频变压器后级升压;后级逆变环节采用电压型单相全桥主电 路，以Motorola公司的高性能8位单片机为主控核心，采用单极性倍频SPWM 控制方式、具有比例前馈校正环节的数字PI调节控制策略，实现48V低压直流 输入，标准市电输出。下面是本文所做的主要工作: 1.设计一种恒压/限流PWM斩波式风/光互补充电控制电路，将风机和光 伏阵列的充放电控制集成在一个控制器中，使系统更易维护; 2.在比较全桥、半桥及推挽3种拓扑各自特点的基础上，采用并联MOs 管驱动的推挽变换器作为前级DC/DC升压电路，并实现各种保护功能: 3.选用Motorola公司的高性能8位单片机为主控核心，并设计逆变系统 的控制电路及相关软件; 4.采用前馈加反馈的复合控制策略，使系统的电压、频率精度分别为 220V14%.50Hz10.2%，快速性也基本满足要求; 5.研制一台独立运行风/光互补逆变系统样机，优化各模块间的布局:实 现蓄电池反接、输入过欠压、输入过流、输出过载、输出短路、过温、 风机泄荷等保护功能，以及对主要故障的报警指示。 关键词:正弦; 高频逆变:推挽;控制器;风/光互补;脉宽调制 ABSTRACT WiththedevelopmentofChinesesocietyeconomy,theimprovementof thepeasantsherdsmensliveandthepopularityofdomesticelectricapplience, thealternatingcurrentpowersupplyisbeingdesideratedmuchmore.In conditionalregion,itsfeasiblethatwindandsolarenergybeusedtogenerate electricenergy.Forthisreason,itsnecessarytodeveloplow-costs,high-efficiency, good-performanceandhigh-reliabilityWind/Photovoltaiccomplementalinverter. Itwillbemarketableunquestionably. Thetraditionalinvertersoutputcomefrompowerfrequencytransformerco- mmonly.Althoughthethchnologyisveryreliable,butitstillhassomeshortcom- ing.Forexample,thevolumeandweightofthesystemishuge,thepowerdensity islow,itisdifficulttocarry.Anditspriceishighwiththeriseofpriceofcopper. Inaccordancewiththeshortcomingoftraditionalinverter,thearticleadopt highfrequencyinvertertechnology.WithDC/DCconverterreplacepowerfreque- ncy;themaincircuitofinverterisFBItopology;usethehigh-performanceMCU ascontrolcenter,themainjobofthisarticleisfollowed: 1.designakindofcontrolcirc