逆并网型变流器设计方案.pdf

简介：
本文档探讨了一种逆并网型变流器的设计方案，重点分析了其工作原理、系统架构及控制策略，并提供了实验验证结果。 并网型逆变器的设计方案 光伏发电作为新能源开发利用的重要内容，在解决能源与环境问题方面具有深远的意义。逆变器是光伏发电过程中的关键环节之一。本段落对逆变系统的拓扑结构进行了研究，设计了一种采用高频升压和全桥逆变为基本架构的系统，并结合有源滤波技术，以促进太阳能的有效开发和利用。 在当今能源日益紧张的情况下，光伏发电技术越来越受到重视。太阳能电池板产生的直流电必须通过逆变器转换为符合电网标准的交流电才能并网使用。因此，逆变器的设计直接关系到光伏系统的运行效率、经济性和合理性。 1. 光伏逆变器原理结构 光伏并网逆变器主要由前级DC/DC变换模块和后级DC/AC逆变模块构成（见图1）。其工作原理是通过高频变换技术将低压直流电转换为高压直流电，再经过工频逆变电路生成220V交流电。这种结构具有电路简单、空载损耗小、输出功率大、效率高和稳定性好的优点。 图1 光伏逆变器的系统架构 主电路设计如图2所示。DC/DC模块采用SG3525芯片进行控制，该芯片能够产生可调占空比的PWM波形来驱动晶闸管门极信号，从而实现对输出电压和电流的有效调节。 作为并网逆变器的核心部分，DC/AC模块采用了TI公司的TMS320F240 DSP控制器。它用于采集电网同步信号、交流输入电压信息，并调整IGBT的门极驱动脉冲频率，通过基于DSP芯片的软件锁相环控制技术确保输出电流与电网同频同相。 滤波器则采用二阶带通滤波设计来传输有用频段并抑制无用部分。这有助于消除逆变后产生的高频干扰信号，使最终电压波形满足并网标准要求。 图2 逆变器主电路 2. DC/DC控制模块 SG3525是一款专为驱动N沟道功率MOSFET设计的PWM控制器芯片（见图3）。其输出为推挽式，可以直接驱动MOS管；内部集成欠压锁定、软启动控制及过流保护功能。通过检测电路反馈至主控芯片以优化高频升压过程。 图3 SG3525主控芯片框图 3. DC/AC控制模块 TMS320F240是TI公司生产的高性能16位定点DSP处理器，具备强大的计算能力和丰富的外围接口（见图4），能够满足逆变系统在波形调整、脉宽调制以及故障保护等方面的需求。 图4 TMS320F240主控芯片框图 电压和电流检测电路 电网电压过零检测电路利用LV25P传感器将采集到的电网信号转换为与之相位一致的小幅值方波，随后经过双施密特反相器处理后送入DSP捕获端口实现锁相控制。 交流电流测量则通过CSM300LT闭环式霍尔效应传感器完成。该装置可以在电隔离条件下精确地测量出交流电流，并将其转换为电压信号输入到后续的调理电路中，进一步传输给DSP芯片进行处理（见图6）。 图5 电网电压过零检测电路 图6 交流电流检测电路