100w光伏逆变器的设计后级dcac电路设计(附件)
本课题以100W光伏逆变器为研究对象，分为前级和后级两部分完成。前级DC-DC电路设计主要负责光伏逆变器的升压和整流工作，后级DC-AC电路设计负责逆变工作。本设计主要负责后级DC/AC电路设计。本设计分为H桥逆变电路，驱动电路，SPWM波形产生电路，欠压过流保护电路。该设计以EG8010芯片为控制核心，全桥逆变电路构成系统的主电路，采用 SPWM调节方式。在控制电路上串接IR2110驱动芯片，驱动DC/AC变换电路，控制电路还能进行SPWM的计算和实时电压电流取样计算。电路具有欠压、过压、过流保护，输出电压调节等功能。最后对后级电路进行仿真、焊接与调试，给出调试结果，结果显示后级电路可以成功运行。关键词太阳能，逆变器，控制电路，驱动电路，SPWM
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的和意义 1
1.3 国内外研究现状与发展趋势 2
1.4 论文主要内容及工作安排 3
2 100W光伏逆变器系统方案设计 4
2.1 课题的研究内容 4
2.2 系统设计方案 4
2.3 系统结构和原理 5
3 逆变技术的理论基础 5
3.1 逆变技术的现状 5
3.2 逆变技术的分类 5
3.2.1电压源型逆变器 6
3.2.2 电流源型逆变器 7
3.3 逆变电路的基本工作原理 8
3.4逆变电路的换流方式 9
3.5 逆变电路的技术指标 9
4 后级电路设计 9
4.1 主电路设计 10
4.1.1 全桥逆变电路 10
4.1.2 电流取样电阻 13
4.1.3 低通滤波器设计 13
4.1.4 电压反馈网络 14
4.2 控制电路设计 14
4.2.1 PWM控制技术的理论基础 15
4.2.2 PWM控制技术的基本原理 15
4.2.3 计算法和调制法 16
4.2.4 EG8010控制芯片 18
4.3 驱动电路设计 20< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
br /> 4.3.1 H桥工作原理及驱动分析 20
4.3.2 IR2110驱动芯片 21
4.3.3 IR2110驱动MOSFET 22
4.3.4 EG8010+IR2110驱动 23
4.4 降压电路设计 24
4.5 电源输入设计 27
4.6 控制板插槽设计 27
4.7 MATLAB仿真 28
5 调试分析 30
5.1 DCAC后级电路调试 30
5.2 100W光伏逆变器联合调试 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
1 引言
1.1 课题研究背景
对于一个任何一个国家或者一个地区经济和民生来说，能源具有十分关键的现实意义。它给国家提供不断发展的动力，也基本保障了民生问题。中国在高速发展的道路上快速前行，同时对能源的需求也日益增大。经济的持续发展条件之一，就是需要能源的源源不断的提供。我国能源危机日益严重，例如：平均给人们的能源不理想；没有限制的利用以煤为主的能源，已经极大水平的伤害了环境，使得环境问题越来越严重；中国科技力量还不强大，无法高效率的利用能源；中国市场体系建设也不够好，中国政府相应政策也不能有效处理；能源消耗的同时，破坏了环境，需要更多的经济投入于环境的治理，中国经济发展受到了限制；人均消耗的能源过大，现开发能源有限，造成了供求关系不平等。
根据我国现在的能源现状，情况十分危急，我们需要寻找安全环保，高效节能的方式去解决能源危机。
1.2 课题研究目的和意义
我们必须去开发新的能源去取代传统能源模式，太阳能作为一种新型的再生能源，具有清洁，高效，绿色的特点，也一再被国家支持开发使用，具有特别广阔的市场和光明的发展前景。
地球上的一切物体需要的能量最开始都是通过太阳的能量转化的，太阳能是生命能量的起源。依据这个事实情况，如果要高效率的利用能量，我们可以尝试直接使用太阳能的能量，这种方式可能会为解决能源短缺问题起到有效作用。因为太阳能是绿色无污染，环保安全，可以发展的空间较大，所以在我们开发寻找新能源时，它具有重要地位。
科技的发展出现了“智能电网”理论，并且引起了科学家们关注和研究在用户现场设置较小的发电机组。这种系统也渐渐被人们熟知，分布式电力系统的关键环节就是光伏逆变理论。光伏逆变体系也是人们对硝机组现场供电的研究提供了重要的理论基础和为这类电力系统提供了有力支撑[1]。
DCAC逆变技术可以将直流输入电能转化为交流输出电能。蓄电池和太阳能电池的 电能都是直流电能，DCAC技术可以将这些电能变化为负载需要的交流电能。负载需要的电能，一般说来要求质量较高，电压和频率一定要在负载可以正常使用范围内。DCAC技术在很多场合广泛应用，例如交流电机的传动、电源变频、电源的不间断使用、无功补偿的电网等等场合[2]。
1.3 国内外研究现状和发展趋势
目前世界上几大生产商基本上占据了全球的光伏逆变器产业，有斤三分之二的市场份额被全球排名前七的制造商瓜分。这些生产企业大多是欧洲国家的，他们的产业结构和销售渠道特别完善，光伏逆变技术的技术力量和发展趋势也是遥遥领先。SMA是环球最先也是最大的光伏逆变器出产企业（德国市场占有率达50%以上），约占环球市场份额的三分之一，Fronius位列天下第二。国内企业已经意识到光伏逆变器充满希望的未来前景。经过许多年的研究，还是不能与与国外企业互相比较，技术质量有较大差距，制造商品的规模相对不高，但也有了一定的市场规模和市场竞争力。今朝具备较大规模的厂商在中国也开始慢慢崛起。例如有合肥阳光、北京科诺伟业、北京索英、志诚冠军、南京冠亚、上海英伟力新能源科技有限公司等企业。今朝这些企业都在不断提高光伏体系的产量，市场规模固然较小，但将来光伏电站市场的庞大成长空间和成长潜力给海内企业带来成长的汗青机缘。目前国内光伏逆变器首要被阳光电源、艾思玛、KACO等品牌所占据，外洋企业朋分中国市场的首要本领便是经由过程代办署理发卖。2008年统计数字表现，海内市场发卖光伏逆变器三分之二来源于合肥阳光电源公司，海内重点光伏项目大功率产物几近全数选用海内产物。英伟力新能源科技公司是海内最先从事微逆变器钻研的公司，在2008年头，公司就起头出力于研发微逆变器手艺，颠末两年多的尽力，核心手艺已被彻底自立把握。公司的第一代产物MAC250也在2010年5月举行发布会，此刻市场上已能采办该微逆变器商品。从手艺方面来看，外洋企业在转换效力、布局工艺、智能化水平、稳定性等方面仍是遥遥领先于海内企业，今朝在小功率逆变器手艺水平上，中国和外国还能处于统一阶段。国内企业仍需进一步成长，尤其是在并网逆变器需要承载大功率负载方面。
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的和意义 1
1.3 国内外研究现状与发展趋势 2
1.4 论文主要内容及工作安排 3
2 100W光伏逆变器系统方案设计 4
2.1 课题的研究内容 4
2.2 系统设计方案 4
2.3 系统结构和原理 5
3 逆变技术的理论基础 5
3.1 逆变技术的现状 5
3.2 逆变技术的分类 5
3.2.1电压源型逆变器 6
3.2.2 电流源型逆变器 7
3.3 逆变电路的基本工作原理 8
3.4逆变电路的换流方式 9
3.5 逆变电路的技术指标 9
4 后级电路设计 9
4.1 主电路设计 10
4.1.1 全桥逆变电路 10
4.1.2 电流取样电阻 13
4.1.3 低通滤波器设计 13
4.1.4 电压反馈网络 14
4.2 控制电路设计 14
4.2.1 PWM控制技术的理论基础 15
4.2.2 PWM控制技术的基本原理 15
4.2.3 计算法和调制法 16
4.2.4 EG8010控制芯片 18
4.3 驱动电路设计 20< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
br /> 4.3.1 H桥工作原理及驱动分析 20
4.3.2 IR2110驱动芯片 21
4.3.3 IR2110驱动MOSFET 22
4.3.4 EG8010+IR2110驱动 23
4.4 降压电路设计 24
4.5 电源输入设计 27
4.6 控制板插槽设计 27
4.7 MATLAB仿真 28
5 调试分析 30
5.1 DCAC后级电路调试 30
5.2 100W光伏逆变器联合调试 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
1 引言
1.1 课题研究背景
对于一个任何一个国家或者一个地区经济和民生来说，能源具有十分关键的现实意义。它给国家提供不断发展的动力，也基本保障了民生问题。中国在高速发展的道路上快速前行，同时对能源的需求也日益增大。经济的持续发展条件之一，就是需要能源的源源不断的提供。我国能源危机日益严重，例如：平均给人们的能源不理想；没有限制的利用以煤为主的能源，已经极大水平的伤害了环境，使得环境问题越来越严重；中国科技力量还不强大，无法高效率的利用能源；中国市场体系建设也不够好，中国政府相应政策也不能有效处理；能源消耗的同时，破坏了环境，需要更多的经济投入于环境的治理，中国经济发展受到了限制；人均消耗的能源过大，现开发能源有限，造成了供求关系不平等。
根据我国现在的能源现状，情况十分危急，我们需要寻找安全环保，高效节能的方式去解决能源危机。
1.2 课题研究目的和意义
我们必须去开发新的能源去取代传统能源模式，太阳能作为一种新型的再生能源，具有清洁，高效，绿色的特点，也一再被国家支持开发使用，具有特别广阔的市场和光明的发展前景。
地球上的一切物体需要的能量最开始都是通过太阳的能量转化的，太阳能是生命能量的起源。依据这个事实情况，如果要高效率的利用能量，我们可以尝试直接使用太阳能的能量，这种方式可能会为解决能源短缺问题起到有效作用。因为太阳能是绿色无污染，环保安全，可以发展的空间较大，所以在我们开发寻找新能源时，它具有重要地位。
科技的发展出现了“智能电网”理论，并且引起了科学家们关注和研究在用户现场设置较小的发电机组。这种系统也渐渐被人们熟知，分布式电力系统的关键环节就是光伏逆变理论。光伏逆变体系也是人们对硝机组现场供电的研究提供了重要的理论基础和为这类电力系统提供了有力支撑[1]。
DCAC逆变技术可以将直流输入电能转化为交流输出电能。蓄电池和太阳能电池的 电能都是直流电能，DCAC技术可以将这些电能变化为负载需要的交流电能。负载需要的电能，一般说来要求质量较高，电压和频率一定要在负载可以正常使用范围内。DCAC技术在很多场合广泛应用，例如交流电机的传动、电源变频、电源的不间断使用、无功补偿的电网等等场合[2]。
1.3 国内外研究现状和发展趋势
目前世界上几大生产商基本上占据了全球的光伏逆变器产业，有斤三分之二的市场份额被全球排名前七的制造商瓜分。这些生产企业大多是欧洲国家的，他们的产业结构和销售渠道特别完善，光伏逆变技术的技术力量和发展趋势也是遥遥领先。SMA是环球最先也是最大的光伏逆变器出产企业（德国市场占有率达50%以上），约占环球市场份额的三分之一，Fronius位列天下第二。国内企业已经意识到光伏逆变器充满希望的未来前景。经过许多年的研究，还是不能与与国外企业互相比较，技术质量有较大差距，制造商品的规模相对不高，但也有了一定的市场规模和市场竞争力。今朝具备较大规模的厂商在中国也开始慢慢崛起。例如有合肥阳光、北京科诺伟业、北京索英、志诚冠军、南京冠亚、上海英伟力新能源科技有限公司等企业。今朝这些企业都在不断提高光伏体系的产量，市场规模固然较小，但将来光伏电站市场的庞大成长空间和成长潜力给海内企业带来成长的汗青机缘。目前国内光伏逆变器首要被阳光电源、艾思玛、KACO等品牌所占据，外洋企业朋分中国市场的首要本领便是经由过程代办署理发卖。2008年统计数字表现，海内市场发卖光伏逆变器三分之二来源于合肥阳光电源公司，海内重点光伏项目大功率产物几近全数选用海内产物。英伟力新能源科技公司是海内最先从事微逆变器钻研的公司，在2008年头，公司就起头出力于研发微逆变器手艺，颠末两年多的尽力，核心手艺已被彻底自立把握。公司的第一代产物MAC250也在2010年5月举行发布会，此刻市场上已能采办该微逆变器商品。从手艺方面来看，外洋企业在转换效力、布局工艺、智能化水平、稳定性等方面仍是遥遥领先于海内企业，今朝在小功率逆变器手艺水平上，中国和外国还能处于统一阶段。国内企业仍需进一步成长，尤其是在并网逆变器需要承载大功率负载方面。
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