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500W光伏并网逆变器的设计
资料介绍
21世纪以来,能源危机和环境污染正逐渐成为困扰世界各国的两大难题。为了现代社会的可持续发展,可再生能源的开发与利用正越来越被人类所重视。作为无污染的绿色能源之一的太阳能,正逐渐从替代能源向基础能源迈进。光伏并网发电作为太阳能光伏利用的主要形式,必将得到迅速的发展。
本论文在此背景下,对太阳能并网发电系统中的核心部件-并网逆变器进行了较为深入的研究,以最大限度的利用太阳能,无污染回馈电网为主要目标,采用Infineon公司生产的XE164F单片机进行控制,开展了太阳能并网发电系统的理论和实验研究,具有重要的现实意义。
文章首先分析比较了光伏并网逆变器的主电路结构和控制策略,确定本文所设计的单相光伏并网逆变器采用两级不隔离式并网结构并分析了系统所采用的两级控制策略；其次,分析了太阳能电池的模型及输出特性,比较了几种常用的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法,确定本文采用了一种变步长扰动观察法进行MPPT,并且针对本文所设计的两级结构的并网逆变器提出了MPPT控制的实现过程；然后,分析了产生孤岛效应的因为,说明了它的危害和添加反孤岛效应保护的必要性,分别对孤岛效应的主动和被动检测法进行了介绍,针对传统带正反馈主动频率偏移(AFDPF)孤岛检测方法的缺陷和我国电网的实际运行情况,采用了一种周期扰动AFDPF方法进行孤岛检测。
根据系统的整体控制方案,本文最后给出了光伏并网逆变器的完整设计,详细介绍了整个系统的硬件设计以及软件设计思想,给出了系统主电路中重要参数的选择和设计,以及变换器关键的驱动电路、采样电路和保护电路的设计,同时给出了整个系统以及各个中断任务的软件流程图。最后试制了一台500W的原理样机,进行了原理验证实验,实验结果验证了本文所设计的光伏并网系统的可行性。
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