一种新型独立光伏系统逆变器的硬件电路设计开题报告

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1、开题报告一种新型独立光伏系统逆变器的硬件电路设计一．选题的背景、意义最近几十年，太阳能的能量利用得到了迅猛的发展。90年代以来，发达国家重新掀起了发展光伏系统的高潮，特别是发展“屋顶光伏系统”。屋顶光伏系统不单独占地，将太阳能电池安装在现成的屋顶上，非常适应太阳能能量密度较低的特点，而且其灵活性和经济性都优于大型并网光伏电站，有利于普及、战备和能源安全，受到了各国的普遍重视。专家估计，太阳能电池及相应的系统将通过并网发电和独立供电迅速发展为全球重要产业[1]。前几年国内的一些光伏生产还仅仅局限于直流发电，也就是通过光伏电池直接将能量储存到蓄电池中，利用直流给

2、负载进行供电。它携带方便，结构紧凑，容易操作，维护方便也给无电的农牧区带来了一些方便，但是由于系统较小，不能满足普通家庭的正常用电需要，所以不能广泛的得到普及[2]。近年来,光伏发电技术有了广泛的应用,随着我国新能源法的颁布,光伏发电系统在我国拥将有更广阔的发展空间。为了将太阳能电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电,逆变器成为光伏发电系统的重要组成部分,其性能对光伏系统的应用产生较大影响。二．相关研究的最新成果及动态在逆变器的研究中，目前国内外已有了大量文献。唐友怀，张海涛，罗珊，姜拮对独立光伏系统的逆变器的主电路拓扑、控制方法等

3、问题做了较为详细的研究。在此基础上提出了一种新型高性能的全桥谐振式Buck-Boost逆变器拓扑，具有占用体积小，能量转换效率高等优点。在对逆变器控制方法上，提出采用电压有效值、电感电流瞬时值双闭环与零电流跟踪误差相结合的控制策略，提高系统的动静态特性。根据控制方案设计了由单片机MPS430控制的独立光伏系统逆变器的软硬件装置，实验表明它是一种效率高、性价比高、灵活性强的控制方案[2]。李志江在分析逆变电源控制现状的基础上，提出了逆变电源控制方面存在的问题，即逆变电源输出稳态特性与动态性能的兼顾问题。针对这个问题，他提出了一种新的基于DSP带重复控制器电压电

4、流双环反馈控制方案。此方案可使逆变电源输出电压波形兼具良好的稳态和暂态特性，可用于逆变电源输出波形质量要求较高的场合[3]。此方案在一车载逆变电源上得到实现。重复控制可以抑制逆变电源在负载变化严重(空载加到满载)或者非线性负载条件下的输出电压畸变，保证输出波形的质量;电流环用以改善输出波形的动态响应特性，提高逆变控制的能力。此方案很好地解决了车载逆变电源原有的模拟电压单环反馈控制方法存在的缺陷，即输出电压在逆变电源从空载加到满载的情况下电压跌落明显，且在轻载时动态响应较慢的问题。实验结果验证了此方案的效果[3]。田斌阐述了SPWM半桥逆变器的工作原理，把负载

5、电流处理成扰动，在连续域和离散域建立了单相逆变器的通用数学模型，并通过坐标变换证明了三相逆变器可以转化为单相逆变器处理。从非线性负载、死区效应和直流分压电容电压不平衡三个方面分析了SPWM半桥逆变器输出波形畸变的原因。在MTALAB中建立了精确的仿真模型，其中考虑了具体的开关过程和死区效应[4]。对重复控制系统进行了全面的理论分析，讨论了系统稳定性、误差收敛速度和稳态误差，针对具体控制对象完成了重复控制器的设计，其中利用陷波滤波器对消逆变器谐振峰，利用超前环节进行控制系统相位补偿。仿真结果表明重复控制能够很好的完成逆变器输出波形校正的任务。为了提高逆变器动态

6、性能，采用状态反馈对逆变器进行极点配置。为了消除负载突变带来的稳态误差，在极点配置中引入了积分控制。以这种改造过的极点配置控制系统为内环，重复控制为外环，两种控制系统共同作用。仿真结果说明采用这种复合控制系统的逆变器可以得到理想的稳态和动态效果[4]。在一台50Hz单相半桥逆变器上进行了实验，结果验证了前文的理论分析和仿真研究，在稳态时得到了低的稳态总谐波畸变率，动态时反应迅速，没有稳态误差[4]。付登萌,陶生桂：简述了TOPSwitch的工作原理，分析了基于TOPSwitch的反激式DC／AC电源的工作过程，并通过设计一个输入宽电压范围、输出电压15V、输

7、出功率40w的电源来给出设计过程中各主要参数的确定方法．这对于简化直流源的设计过程，提高设计效率有重要意义．实验结果证明该设计方法是可行的[5]。郝琦玮,李树华从电路工作过程的角度分析了开关电源的工作原理,提出了较为实用的设计计算方法。开关式电压调整器利用开关控制的电磁感感应,把输入的直流电源提供的能量,变换为另一种电压的直流能量,并利用控制电路实现稳压.因而,又叫做DC/DC变换器。开关式电压调整器是开关电源的核心部分.它是低功耗,高效率的电压调整器,并已日益广泛地用作电子学系统的二级电源。开关式电压调整器可按功率管的工作方式,分为串联型和并联型两种;按电

8、压变换关系,又可分为降压型和升压型两类。通常的电子学