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太阳能光伏逆变器总体供电电路的设计及研究

作　者: 甘颖
导　师: 黄建国
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 光伏逆变器 反激式开关电源 高频变压器 低压差线性稳压器
分类号: TK514
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


在能源日趋紧张的今天,节能减排和开发新能源成为当前社会的热点。而太阳能作为一种蕴含量巨大的清洁、无污染、可再生绿色能源,相比其它新能源有无可比拟的优势。目前,大型光伏电站和小功率分布式发电系统是太阳能发电的两种主要形式,家用经济型光伏逆变器作为一种并网型的分布式发电系统,其主要作用是将分散的太阳光收集起来,并将其转化为家庭用电设备或者电网可利用的能量,其设计要求主要是低成本和高效率。本文所研究的重点是家用经济型光伏逆变器的供电电路,其中对逆变器的工作电压范围要求为120V~ 300V之间,而且其夜间耗电量小于1W。本文针对家用经济型光伏逆变器中太阳能电池板的输出特性、功率电路的拓扑结构以及逆变器的供电需求特点,设计了一种宽范围输入,多路隔离输出,低成本,低损耗的供电电源。根据供电电源特点将其分为主从两级结构,主电源采用反激式开关电源将宽范围输入的高压直流电隔离变换成+12V和+5.6V两路低压直流电。从电源将主电源输出的+12V直流电进行全桥逆变、变压器隔离和整流滤波,变换成±5V和+15V直流电,用来作为IGBT驱动电源和信号采样电路电源;同时,从电源将主电源输出的+5.6V直流电通过LDO和DC/DC芯片,转换成+5V、+3.3V和+1.8V直流电,用来作为逆变器中控制器的模拟电源和数字电源。本文通过合理接地、隔离、滤波以及PCB布局等措施来消除或减少逆变器供电电路的电磁干扰。试验结果和现场运行情况表明,本文所设计的输入范围宽(120V~ 400V)、多路隔离输出、低成本、低损耗的供电电源满足了家用经济型光伏并网逆变器中控制器、IGBT驱动器、以及信号采样电路的电源设计要求,降低了家用经济型光伏逆变器供电系统的损耗和成本。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 家用经济型光伏发电系统简介  11-13
  1.3 光伏逆变器的供电研究现状  13-15
  1.4 本文的主要工作内容  15-17
第二章 光伏并网逆变器的供电设计方案  17-26
  2.1 家用经济型光伏逆变器系统拓扑结构  17-18
  2.2 家用经济型光伏并网逆变器系统工作能耗分析  18-22
  2.3 家用经济型光伏并网逆变器总体供电方案  22-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章 光伏逆变器供电主电源设计  26-54
  3.1 主电源的指标要求  26
  3.2 主电源开关拓扑的选型  26-33
    3.2.1 控制芯片简介  29-31
    3.2.2 反激式电路工作原理  31-32
    3.2.3 反激式电路两种工作模式的比较  32-33
  3.3 主电源功能设计  33-43
    3.3.1 输入点选取  34-36
    3.3.2 宽范围输入电路  36-37
    3.3.3 稳压反馈  37-38
    3.3.4 吸收电路  38-41
    3.3.5 滤波电路  41-43
  3.4 主电源变压器的设计  43-53
    3.4.1 主电源变压器磁性材料的选择  43-49
    3.4.2 主电源变压器的参数计算  49-52
    3.4.3 主电源变压器设计优化  52-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章 光伏逆变器供电从电源设计  54-67
  4.1 从电源的设计指标要求  54-55
  4.2 IGBT 驱动器电源设计  55-59
  4.3 采样电路电源设计  59-60
  4.4 控制器模拟电源设计  60-61
  4.5 控制器数字电源设计  61-63
  4.6 系统显示电路设计  63-66
  4.7 本章小结  66-67
第五章 光伏逆变器系统供电的抗干扰设计  67-74
  5.1 供电系统电磁干扰的产生  67
  5.2 供电系统电磁干扰的抑制  67-73
    5.2.1 接地  68-69
    5.2.2 滤波  69-70
    5.2.3 隔离  70
    5.2.4 PCB 设计  70-73
  5.3 本章小结  73-74
第六章 实验结果和分析  74-85
  6.1 光伏逆变器主电源的测试  74-78
  6.2 光伏逆变器从电源的测试  78-81
  6.3 光伏逆变器的整体测试  81-84
  6.4 本章小结  84-85
第七章 结论与展望  85-87
  7.1 结论  85-86
  7.2 展望  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-90
攻硕期间取得的研究成果  90-91

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 特殊热能及其机械 > 太阳能技术 > 太阳能发电装置
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