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高性能太阳能逆变电源的研制

发布时间:2016-12-01 14:44:40     浏览量:

  由于电路结构本身的缺陷,对电感性负载如电冰箱、水泵、日光灯等,电路逆变效率很低,甚至无法正常工作。

  升压变压器采用推挽变压器,其低压侧绕组交替工作,因此变压器利用率只有50%,因而变压器体积大,重童重,成本较高。

  推挽电路工作时,当功率晶体管关断时将受2倍的直流电压,当低压侧绕组存在漏抗时,功率晶体管有可能承受更离的尖峰电压,很可能损坏功率晶体管,若选用耐压较高的功率元件,―方面将增加成本,另一方面由于功率晶体管耐压的升离,将使其通态损耗增加,由此将使逆变功率降低。

  由于推挽电路存在上述缺点,很多应用场合采用了另外一种电路――全桥逆变电路,该电路结构如所示,用Vi-V构成全桥逆变电路,3和V2,4交替导通,逆变后的交流低压经过升压变压器后输出,该电路结构弥补了推挽电路的不足,并具有较强的过载能力和驱动能力,若全控型器件选用适当,电路可瞬时承受5~7倍的冲击电流,因而可适用于冰箱、水泵等感性负载。全桥电路也有一些不足之处,主要其驱动电路很复杂,虽然目前有专门的驱动集成电路,但其成本、可靠性方面均存在不足之处。另外,由于其升压变压也是工频变压器,其体积重量都很大,这也是一个缺点。

  本文介绍的光伏逆变电源,采用高频DC―DC变换技术,先将低压直流变为篼频低压交流电,经过高频变压器升压后再整流成篼压直流,最后经正弦波SPWM调制,滤波后输出220V、50Hz正弦波交流电,电路结构如所示。由于篼频变压器工作频率达25kHz,因此升压变压器的体积很小,具有很高的升压效率,系统的工作均由16位微处理器控制。

  篼频DC―DC变换的逆变部分采用推挽电路,设蓄电池侧直流电压为A,篼压直流侧所需直流电压为,°则变压器的匝比为M考虑到蓄电池端电压的波动,若蓄电池电压波动20%,则实际变压器匝比:为即为保证蓄电池电童不足时能够维持高压侧直流电压,高频变压的升压比应留一定的余量,实际的高压侧直流电压由推挽电路IGBT的占空比D决定,调节原理如所示,t/d为高压侧直流从而实现c/d的稳定过程。为减小篼频变压器的体积,开关频率取25kHz,因此篼频整流二极管必须采用快速恢复二极管。

  正弦波逆变电路采用全桥电路,逆变输出电力品质的好坏直接取决于SPWM信号,为减少输出波形的畸变,应采用较篼的载波频率,但载波频率的提篼必然产生更多的开关损耗,同时死区效应也越明显,因此必须折衷考虑,本文采用了一种倍频技术,即用一定的开关频率获得两倍的调制频率,从而降低了开关损耗,同时提篼了输出波形的品质,如所示,载波信号uT1和UT2互为反相,调制信号与UT1的交点形成脉冲序列(和0,作为一桥臂的驱动信号,而与XT2的交点构成的互补序列作为另一桥臂的驱动信号,这样输出的脉动频率正好是开关频率的2倍。正弦波调制时每段脉冲宽度的计算方法如下,设调制频率为/,则每周期内脉冲数yy为其中,50是电网频率,为减小谐波,W必须为能够被3整除的偶数,当调制频率在10kHz左右时,可用试探法取得取TV其中W为调制深度,W一定时,可计算出一周期内对应于每个时期的脉冲宽度7.采用篼频变换的正弦波逆变器,由于具有多个环节,另外还须完成光伏阵列的充放电控制,因此采用了微处理器作为控制核心。87C196MC是INTEL公司20世纪90年代推出的16位篼性能微处理器,这种微处理器专为逆变和电机驱动而设计,其内部具有三相波形发生器,并具有可编程的死区时间设定功能,只要将某时刻的脉冲宽度7存入其信号图指标推挽电路全桥电路带离频DC―DC的逆变电路效率波形畸变率方波正弦波重量/kg感性负载不能带可以带,但效率低任何负栽均可稳压精度/V可靠性很高离一般造价/元2001年第7)发生寄存器,即可实现正弦波调制。

  为系统软件框图。

  采用16位微处理器,实现带有篼频DC―DC环节的正弦波光伏电源,可提篼光伏电源逆变器的效率,减小逆变器重量和体积,具有一定的推广价值,附表为500W三种逆变器的技术指标。

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