光伏并网逆变器硬件电路的设计

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光伏并网逆变器的程序设计流程

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AN1444 - 并网太阳能微型逆变器参考设计

太阳能系统具有很多优势，例如：•清洁的可再生能源，可替代煤、石油和核能产生的能量•可降低/消除用电费用•用于制造PV 电池板的硅是地球上含量第二多的元素•能够为边远地点提供电能随着晶体电池板制造能力的增强，总体制造成本随之降低，PV 电池板的效率也得以提高，因此近来对太阳能系统的需求不断增长。

使太阳能需求增长的其他原因包括：PV 技术经过验证且可靠，PV 模块具有30年以上的保修期，以及政府的鼓励措施。

太阳能逆变器系统有两个主要要求：从PV 电池板收集可用能量，以及将与电网电压同相的正弦电流注入电网。

为了从PV 电池板收集能量，需要使用最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking ，MPPT ）算法。

该算法决定了在任何给定时间可从PV 模块获取的最大功率。

与电网接口要求太阳能逆变器系统符合公共事业公司指定的特定标准。

这些标准（如EN61000-3-2、IEEE1547和美国国家电气规范（NEC ）690）涉及电源质量、安全、接地和孤岛情况检测。

太阳能电池的特性要开始开发太阳能微型逆变器系统，了解太阳能电池的不同特性非常重要。

PV 电池是半导体器件，其电气特性与二极管相似。

但是，PV 电池是电力来源，当其受到光（如太阳光）照射时会成为电流源。

目前最常见的技术是单晶硅模块和多晶硅模块。

PV 电池的模型如图1所示。

Rp 和Rs 为寄生电阻，在理想情况下分别为无穷大和零。

图1：PV 电池的简化模型RpRsVoIoPV 电池的表现会因其尺寸或与其连接的负载的类型，以及太阳光的强度（照度）而有所不同。

100w模拟光伏并网逆变器装置采样电路设计

100w模拟光伏并网逆变器装置采样电路设计光伏逆变器装置是将太阳能电池直流输出转换为交流电能供给给用电设备的装置。

根据光伏逆变器的功能和要求，必须设计一个相应的采样电路。

本文根据100W模拟光伏并网逆变器装置需求，主要针对装置采样电路设计进行探讨，分析并设计100W典型光伏并网逆变器装置采样电路，为实现光伏电站安全并网提供技术支持。

1.样电路原理概述光伏逆变器装置是将太阳能电池直流输出转换为交流电能供给给用电设备的装置，其中采样电路可以实现电流流量采样，用于检测并调整光伏逆变器的电流，从而实现电站的安全性能。

采样电路的原理主要分为三个部分：采样电压放大器，锁相环，滤波电路，如下图所示。

2.路设计步骤2.1样电压放大器的设计采样电压放大器用于放大输入电压，使得采样信号达到5V电平，进而实现后面的锁相环和滤波电路的正常工作，具体设计步骤如下：（1）首先，根据设计要求，设定相应的电压输入端在变压器上提供稳定的电压输入，可考虑用三端稳压器来提供；（2）然后，设计放大器电路，并根据设计要求选取合适的芯片，如TL084，进行运算放大；（3）最后，调整放大增益至理想值，测试采样信号的电压，使其达到5V电平。

2.2相环的设计锁相环是一种控制技术，用于根据输入信号控制输出信号，从而实现光伏逆变器的安全性能。

锁相环的设计步骤如下：（1）首先，根据系统的传输特性，确定期望的调节性能；（2）然后，根据期望调节性能，选取合适的控制器，一般来说，需要考虑芯片的封装形式，电路的复杂度，以及功能的完整性，综合分析后可以选择MC9S12XEQ384等控制器；（3）最后，设计锁相环电路，结合控制器参数和模块特性，完成锁相环电路的连接以及调试工作。

2.3波电路的设计滤波电路起到过滤采样信号的作用，从而使采样信号的幅值和波形受到有效的控制。

滤波电路的设计步骤如下：（1）首先，根据系统的实际要求，确定滤波电路的频率特性；（2）然后，根据滤波电路的频率特性，设计相应的滤波电路，这里一般使用LC滤波电路；（3）最后，完成PCB连接设计，并完成各节点的连接，最后完成滤波电路的调试工作。

毕业设计-单相光伏并网逆变器的控制原理及电路实现

第一章绪论1.1 光伏发电背景与意义作为一种重要的可再生能源发电技术，近年来，太阳能光伏(Photovoltaie，PV)发电取得了巨大的发展，光伏并网发电已经成为人类利用太阳能的主要方式之一。

目前，我国已成为世界最大的太阳能电池和光伏组件生产国，年产量已达到100万千瓦。

但我国光伏市场发展依然缓慢，截至2007年底，光伏系统累计安装100MWp，约占世界累计安装量的1％，产业和市场之间发展极不平衡。

为了推动我国光伏市场的发展，国家出台了一系列的政策法规，如《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源十一五发展规划》等。

这些政策和法规明确了太阳能发电发展的重点目标领域。

《可再生能源中长期发展规划》还明确规定了大型电力公司和电网公司必须投资可再生能源，到2020年，大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例要达到3％以上。

对于这一目标的实现，光伏发电无疑会起到非常关键的作用。

当下，我国地方和企业正积极共建兆瓦级以上光伏并网电站，全国已建和在建的兆瓦级并网光伏电站共11个（2008年5月前估计），典型的如甘肃敦煌10MW 并网光伏特许权示范项目，青海柴达木盆地的1000MW大型荒漠太阳能并网电站示范工程，云南石林166MW并网光伏实验示范电站。

可以预见，在接下来的几年里，光伏并网发电市场将会为我国摆脱目前的金融危机提供强大的动力，光伏产业依然会持续以往的高增长率，光伏市场的前景仍然令人期待。

光伏并网发电系统是利用电力电子设备和装置，将太阳电池发出的直流电转变为与电网电压同频、同相的交流电，从而既向负载供电，又向电网馈电的有源逆变系统。

按照系统功能的不同，光伏并网发电系统可分为两类：一种是带有蓄电池的可调度式光伏并网发电系统；一种是不带蓄电池的不可调度式光伏并网发电系统。

典型的不可调度式光伏并网发电系统如图1-1所示。

图1-1 不可调度式光伏并网发电系统从图1-1中可知，整个并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、连接组件、计量装置等组成，对于可调度式光伏并网发电系统还包括储能用的蓄电池组。

三电平光伏并网逆变器的设计和仿真

三电平光伏并网逆变器的设计和仿真三电平光伏并网逆变器是一种逆变器，可将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电并注入电网中。

相较于传统的两电平逆变器，三电平逆变器具有较低的谐波畸变、较高的效率以及较低的损耗。

本文将主要介绍三电平光伏并网逆变器的设计和仿真。

首先，我们需要了解三电平光伏并网逆变器的工作原理。

该逆变器采用全桥拓扑结构，通过PWM控制技术将直流电转化为交流电。

在三电平拓扑中，单个逆变器开关可以处于三个可能的状态之一，产生三个不同的输出电平。

通过合理的控制逆变器开关状态，可以实现更接近纯正弦波形的输出。

接下来，我们需要进行三电平光伏并网逆变器的设计。

设计的关键步骤包括选择逆变器拓扑、选择开关器件以及设计控制策略。

逆变器拓扑的选择可以参考现有的研究成果和文献，如全桥拓扑、H桥拓扑等。

开关器件的选择需要考虑功率损耗、效率、成本等因素。

对于控制策略的设计，可以采用比例积分控制器，根据输入输出电流电压进行调节和控制。

设计完成后，我们可以使用电路仿真软件进行三电平光伏并网逆变器的仿真。

常用的电路仿真软件包括PSIM、Simulink等。

通过仿真，可以验证逆变器的性能以及输出波形是否满足要求。

在仿真过程中，需要输入逆变器的直流电源电压、负载的电阻值以及逆变器的控制信号等参数，以获取准确的仿真结果。

总结起来，三电平光伏并网逆变器的设计和仿真需要进行逆变器拓扑选择、开关器件选择以及控制策略设计等关键步骤，并可以通过电路仿真
软件进行验证。

这种逆变器在光伏发电系统中具有重要的应用价值，可以提高发电系统的效率和稳定性。

光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构

光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构首先，光伏并网逆变器的拓扑结构有很多种，常用的有串联逆变器、并联逆变器以及单相桥式逆变器等。

1.串联逆变器串联逆变器是将多个逆变单元串联在一起，通过分时工作的方式实现高电压输出。

它能够实现更高的输出功率和电压，适用于大容量的光伏发电系统。

2.并联逆变器并联逆变器是将多个逆变单元并联在一起，实现总输出功率的叠加。

它具有输出功率分散、可靠性高的特点，适用于小功率的光伏发电系统。

3.单相桥式逆变器单相桥式逆变器是采用单相桥式整流电路和逆变电路，能够实现交流输出。

它结构简单，适用于小功率的光伏发电系统。

选取逆变器的拓扑结构时，需要考虑光伏电池板的输出电压和功率以及电网的要求。

不同的拓扑结构有不同的特点和适用场景，设计者需要根据具体需求选择最合适的拓扑结构。

在硬件设计中，光伏并网逆变器的主要电路包括：整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路等。

1.整流电路：用于将光伏板输出的直流电转换为交流电。

常见的整流电路包括单相全波桥式整流电路和三相全波桥式整流电路等。

2.滤波电路：用于去除转换过程中产生的谐波和噪声，保证逆变器输出的电流和电压的纯净度。

常见的滤波电路有LC滤波电路和LCL滤波电路等。

3.逆变电路：用于将直流电转换为交流电，并注入电网。

常见的逆变电路有全桥逆变电路和半桥逆变电路等。

4.控制电路：用于控制逆变器的输出电流和电压，以及保护逆变器的安全运行。

控制电路通常包括微控制器、驱动电路、保护电路等。

在硬件设计过程中，需要选取合适的元器件和电路参数。

如选择功率器件时需要考虑功率损耗、开关速度等因素；选择电容和电感时需要考虑峰值电流和谐振频率等因素。

同时，还需要设计合理的散热系统来保证逆变器的温度和性能稳定。

总而言之，光伏并网逆变器的硬件设计和拓扑结构是实现光伏发电系统有效注入电网的关键。

合理的硬件设计和拓扑结构能够提高逆变器的效率和可靠性，从而提高光伏发电系统的整体性能。

3kW光伏并网逆变器硬件设计

$
"Ｐｄｔ＝ＵＩｓｉｎ（２!ｔ）
Ｕｌｉｎｋ
２!ＵｌｉｎｋＣ
%Ｃ＝Ｐａｖ
& !Ｕｌｉｎｋ"ｕＣ
（１）
式中："ｕＣ为直流支撑电容波动电压值；"Ｐ为功率波动值；Ｐａｖ
为输出平均功率；! 为角频率，表示电容上电压的波动；Ｕｌｉｎｋ
为直流母线电压。
设计电压在±１０％内波动，计算可得Ｃ≥１２００ μＦ。
输出口，作为ＸＣ９５１４４ＸＬ的复位控制。当开关管短
路或电路过压时，ＣＰＬＤ自动封锁６路ＰＷＭ输出信
号，同时触发ＤＳＰ外中断，直到ＤＳＰ发出解锁命令
时将驱动芯片ＩＲ２１１３的ＳＤ端口电平拉低，允许输
出驱动信号，实现了可靠保护；ＣＰＬＤ通过低位数据
线Ｄ０－Ｄ７、低位地址线Ａ０－Ａ３和数据选择信号，扩
主电路参数设计和控制电路设计方法。样机实验结果表明，该硬件系统很好地满足了逆变器的设计要求。
关键词：太阳能；发电；逆变器／光伏；并网
中图分类号：ＴＭ４６；ＴＭ６１５
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－１００Ｘ（２００８）０８－００２８－０２
ＤｅｓｉｇｎｏｆＨａｒｄｗａｒｅＳｙｓｔｅｍｆｏｒ３ｋＷＳｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＧｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄＩｎｖｅｒｔｅｒ
&%Ｌ１＝
ＵｐｖＤｍａｘｆ"ｉ
（８）
式中：Ｕｐｖ为光伏阵列输出电压；ｆ为开关频率。
根据输入电压范围１２５￣６００Ｖ，ｆ＝２０ｋＨｚ，计算
得Ｌ１≥１．５ｍＨ，实际设计中取Ｌ１＝１．５ｍＨ。

光伏并网逆变器控制设计

研究与设计
光伏并网逆变器控制设计
张为堂，王俊，周泽华（合肥学院机器视觉与智能控制技术重点实验室，安徽合肥２３０６０１）
摘要：基于Ｃ８０５１Ｆ００５单片机设计并实现光伏并网逆变器控制系统。系统由两块ＩＲ２１１０驱动４个ＩＲ５４０构成的Ｈ桥
逆变电路，直流电源经过ＬＣ滤波后实现逆变。详细介绍了主电路、保护电路、滤波电路、采样保护电路以及变压器的设
驱动电路采用两块ＩＲ２１１０驱动４个ＩＧＢＴ管ＩＲＦ５４０，因
７１
２０１３．１Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１
研究与设计
图２逆变主电路图为ＩＲ２１１０具有高、低压双通道输出，门电压在１０～２０Ｖ之间，悬浮通道用于驱动ＭＯＳ管时，它的高压端电压上限可以达到６００Ｖ，可见用于驱动是足够的，其电路结构如图３所示。
பைடு நூலகம்
计；给出了具体的软件流程图；经过测试系统压差百分数最大值是０．０１３４２２％，最大频偏百分数为０．３４３％，阻性负载下
最大相差０．９１，系统的效率达到了８３．００％，完全达到或者超出了系统的设计要求。
关键词：光伏；逆变器控制；Ｈ桥逆变电路
中图分类号：ＴＭ９１４．４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１３）０１－００７１－０３
１设计要求
光伏发电在现代社会发展的过程中扮演着越来越重要的作用，研究光伏发电装置的设计有着比较重要的现实意义。现有一光伏逆变器设计要求如下：（１）具有最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）功能：ＲＳ和ＲＬ在给定范围内变化时，使Ｕｄ＝１／２Ｕｓ，相对偏差的绝对值不大于１％。（２）具有频率跟踪功能：当ｆＲＥＦ在给定范围内变化时，使ｕＦ的频率ｆＦ＝ｆＲＥＦ，相对偏差绝对值不大于１％。（３）当ＲＳ＝ＲＬ＝３０ Ω 时，ＤＣ－ＡＣ变换器的效率 h ≥６０％。（４）当ＲＳ＝ＲＬ＝３０ Ω 时，输出电压ｕｏ的失真度ＴＨＤ≤５％。（５）具有输入欠压保护功能，动作电压Ｕｄ（ｔｈ）＝（２５±０．５）Ｖ。（６）具有输出过流保护功能，动作电流Ｉｏ（ｔｈ）＝（１．５±０．２）Ａ。

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光伏并网逆变器硬件电路的设计
光伏并网逆变器硬件电路的设计包括直流输入电路、逆变器电路、滤波器电路、控制保护电路等几个方面。

首先是直流输入电路，其主要功能是将光伏组件输出的直流电能输入到逆变器电路中。

直流输入电路一般采用串联电感、滤波电容、电流采样和限流保护等元件，保证直流输入电压稳定，并对电流进行监测和保护。

接下来是逆变器电路，其主要功能是将直流电能转换为交流电能。

逆变器电路一般采用全桥式电路，通过控制开关管的导通和断路，实现直流电能的逆变。

逆变器电路中包含开关管、滤波电容、谐振电感等元件，通过合理的设计，可以实现高效率的逆变效果，并保证逆变后的交流电能质量。

在逆变器电路的输出端，还需要设计滤波器电路，以提高逆变器输出电能的纯度和稳定性。

滤波器电路一般采用LC滤波器，通过合理的选择电感和电容值，可以滤除逆变器输出中的高次谐波成分，并减小交流输出电压的波动，提高并网逆变器的输出电能质量。

最后是控制保护电路的设计，主要用于监测逆变器电路的工作状态，实现对逆变器的控制和保护。

控制保护电路一般包括微控制器、电流、电压传感器等元件，通过采集逆变器输入输出电流和电压等参数，实时监测逆变器工作状态，并根据需要进行调整和保护。

光伏并网逆变器硬件电路的设计需要兼顾效率、性能和可靠性等多个方面的要求。

在设计过程中，需要合理选择电路元件的参数，进行电路优化和选型，以提高逆变器电路的效率和稳定性。

此外，还需要进行实际电
路的布局和连接，确保电路的连接可靠和电磁兼容性良好，以保证光伏并
网逆变器的长期可靠运行。

综上所述，光伏并网逆变器硬件电路的设计是光伏逆变器工作的基础
和核心，在光伏逆变器系统中具有重要的作用。

通过合理的设计，可以实
现光伏逆变器稳定高效的工作，提高光伏发电系统的电能质量和经济效益。