推挽式微型光伏逆变器设计

作     者：申晓彬 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任一峰;秦小芳

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：推挽式 最大功率点跟踪 锁相环 DSP 

摘      要：分布式光伏发电系统中,能够对单块光伏电池进行最大功率点跟踪的微型逆变器大幅提高了系统整体发电效率,但市场上的微型光伏并网逆变器一般功率在500W左右。本文针对市场上新出现的600到800W功率级的光伏组件,设计了一款额定功率700W的微型光伏并网逆变器。研究了常用直流-直流变换器拓扑与直流-交流变换器拓扑,确定前级选用推挽式升压变换拓扑,后级选用全桥式逆变拓扑,分析了两种拓扑的工作原理,建立仿真模型验证了拓扑的可行性。研究了常用的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）控制方法,在变步长扰动观测法的基础上增加了积分环节,在保证系统动态响应速度的同时消除了最大功率点附近的功率振荡,建立仿真模型,通过比较三种扰动观测法的控制效果验证了增加积分环节的变步长扰动观测法的可行性。研究了高频推挽变压器的设计方法,计算了前后级主功率电路的关键参数,对硬件电路所需器件进行了选型,设计了主功率电路与控制系统电路的原理图与印刷电路板。建立了前后级主功率电路的数学模型,设计了推挽变换器的电压电流双闭环控制算法,设计了MPPT控制算法,设计了基于二阶广义积分器的锁相算法,建立仿真模型验证了算法的可行性。通过CCS6.1.3编写了控制算法,基于DSP28335设计并搭建了实验样机,使用示波器观测前后级主电路输出电压电流波形,与仿真结果一致,证明了本设计的可行性。