光伏逆变器的设计.doc

摘要:太阳能作为自然界的可再生能源，具有不污染环境，可持续利用等优点，光伏发电成为其中重要的研究领域。本文设计了一个独立的太阳能光伏发电系统的逆变电源。由于传统工频逆变器体积庞大，采用高频逆变技术，以 DC/AC/DC 前级升压代替代工频变压器后级升压；后级主逆变部分采用单相全桥主电路。其中，直流升压环节使用SG3525芯片，输出两路互补的高频PWM波，分别控制推挽电路中的两只MOS管，并设计了高压输出直流取样反馈电路和过流检测电路。主逆变部分电路包括逆变控制电路、系统保护电路、实时电压显示电路、驱动电路的设计。主逆变部分的控制电路采用了AVR单片机（ATmega16）控制，利用软件编程生成SPWM波信号，结合查表及在线计算方法，来控制全桥逆变电路中的IGBT管的通断，实现逆变。所设计的电路具有结构简单，成本低，易于实现的优点。

关键词 光伏发电；SPWM；全桥逆变

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1太阳能发电的优点-1

1.2光伏发电的原理-2

1.3光伏发电的分类-2

1.4光伏发电的前景以及面临的问题-2

1.4.1光伏发电的前景-2

1.4.2制约光伏发电的主要问题-3

1.5课题的主要研究内容-3

2 光伏逆变系统方案设计-5

2.1光伏发电系统组成-5

2.2主电路拓扑结构的选择-5

2.2.1前端直流升压部分拓扑结构的选择-6

2.2.2后端主逆变部分拓扑结构的选择-8

2.2.3光伏逆变电源的主电路-8

3直流升压电路设计-9

3.1直流升压环节电路-9

3.2推挽升压电路的工作原理-9

3.3主开关管型号的选择-10

3.4推挽升压控制电路的设计-10

3.4.1推挽升压控制电路外围接线-10

3.4.2高压直流取样反馈电路-12

3.4.3过流信号检测电路-13

3.5变压器的设计-13

3.5.1变压器磁芯的选定-14

3.5.2变压器原副边匝比n的计算-14

3.6 推挽变换器整流部分器件的选择-15

4主逆变电路的设计-17

4.1逆变环节主电路的设计-17

4.2逆变环节控制电路-17

4.2.1 PWM控制技术-17

4.2.2 SPWM 波的产生与实现方法-18

4.3 系统保护电路-20

4.3.1逆变前端过欠压保护-20

4.3.2逆变输出端过流保护-20

4.4实时电压显示电路-21

4.5逆变环节器件选择-22

4.5.1 ATmega16单片机-22

4.5.2 驱动芯片IR2110-23

4.5.3 绝缘栅双极晶体管 IGBT-24

4.6驱动电路的设计-25

4.6.1 IR2110驱动电路接线图-25

4.6.2自举电路的设计-25

5 系统软件设计-27

5.1控制系统总流程图-27

5.2系统保护模块-28

5.2.1逆变前端过欠压保护-28

5.2.2 逆变末端输出过流检测-29

5.3 实时电压显示模块-30

5.4 SPWM波软件实现-31

5.4.1正弦表的建立-32

5.4.2工作模式的设定-32

5.4.3寄存器介绍及其实现功能-33

结论-36

致谢-37

参考文献-38

附录-39