太阳能光伏逆变器设计毕业论文.docx

[gj邢台职业技术学院毕业论文
光伏电源逆变器
专业：电气自动化技术
班级：电气 125班
姓名：骆文兵
学号：120001010539
指导老师：陈云飞
日期：
光伏电源逆变器的设计
摘要
随着传统的三大化石能源日渐枯竭，绿色能源的开发和利用将会得到空 前的发展，太阳能作为世界上最清洁的绿色能源之一，起并网发电备受世界 各国普遍关注。而光伏并网发电系统的核心部件，如何可靠的高质量地向电 网输送功率尤为重要，因此在可再生能源并网发电系统中起点能变换作用的 逆变器成为了研究的一个热点。为此本文仍然采用 全桥逆变+LC滤波+工频
升压”的逆变电源设计方案。整个系统设计分为 SPWM波形产生电路、H桥
驱动及逆变电路、欠压过流保护电路。
在SPWM波形产生环节，本文采用脉宽调制芯片 SG3525的为核心。由
文氏桥振荡电路产生 50Hz的正弦波基准信号。然后经过精密整流、放大等
处理输入到 SG3525的补偿信号端，从而输出SPWM波。最后进行死区延时， 输入到驱动电路中。
在驱动电路设计环节中， 本文采用两片IR2110半桥驱动芯片构成全桥驱
动电路。输出侧逆变电路中开关管选用耐压值高的 MOSFET。然后经过工频
变压器进行升压到市电，供家用电器使用。对输入、输出进行采样，实时监 控是否欠压、过流，进行保护动作。
最后，给出额定功率为 500W （输入电压12V输出交流220V）的单相逆 变器样机的试验波形。
关键词： 光伏电源，逆变器 ，SPWM, SG3525, IR2110
目录
刖 H 1
第1章系统设计概述 3
光伏电源逆变器的基本结构和设计要求 3
系统的基本结构 3
系统的基本设计要求 3
系统电源设计 4
逆变电路 4
逆变电路的基本工作原理 4
电压型逆变电路 5
SPWM调制技术 6
理论基础 6
单极SPWM调制方式 7
双极性 SPWM调制方式 8
第2章SPWM调制电路 9
SG3525芯片介绍 9
9
SG3525 特性 10
单极性SPWM调制电路 11
SPWM 调制电路结构 12
12
14
§ 15
SPWM 调制 16
17
第3章逆变电路 20
IR2110 芯片介绍 20
iii
功能结构 20
IR2110 特性 21
驱动电路设计 22
输出滤波器设计 24
保护电路设计 25
第4章系统调试 288
信号板电路的调试 28
信号板与H桥联调 30
保护电路调试 31
结论 33
参考文献 34
附录 37
、乙 刖 百
逆变器（INVERTER ）就是一种直流电转化为交流电的装置，一般是把 直流电逆变成 220V交流电。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛 适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、 DVD、VCD、电脑、
电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等，应用十 分广泛［1］。
我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年 17000亿吨标准煤。太阳能
资源开发利用的潜力非常广阔。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。在“光 明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉 动下，中国光伏发电产业迅猛发展。 目前我国光伏发电系统主要是直流系统，
即将太阳能电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我 国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统 均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同
（如12V、24V、48V等）,很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电
力，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市 场。另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就必须采用逆变器，今后交流 光伏发电系统必将成为光伏发电的主流。
逆变系统是光伏系统的核心环节。常用的逆变系统有电压型、电流型、 功率型等，我的设计是电压型逆变器。本设计具有很高的理论价值和现实意 义，世界各国都在努力发展太阳能的应用， 预计在本世纪 20年代用太阳能电
池构成发电系统或在家电设备上的应用将成为主流。这就体现了光伏逆变器 系统设计的理论意义和现实价值。
光伏阵列所发的电能为直流电能，然而许多负载需要交流电能。直流供
电系统有很大的局限性，不便于变换电压，负载应用范