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基于單片機的控制的太陽能逆變電源研究(存儲版)

2024-07-23 16:01上一頁面

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【正文】 es the principle and expressions of the main circuit and its parameters choice, and makes sure the simulant machine's The control system uses parameters used in experiment。本人授權大連海事大學可以將本 學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索,也可采用影印、縮印或掃 描等復制手段保存和匯編學位論文。太瓣能纛接疆魁劐地球豹籠爨李塞,分露廣泛,霹秀叟 照不污染環(huán)境,是囂際社會公認鮑理想罄代畿源。90年代后耨。勢鼴光伏發(fā)電系統(tǒng)是奄嘏力系統(tǒng)連接在一起熬光鉸發(fā)電系繞, 像其能類激發(fā)電站一樣,可為電力系統(tǒng)掇供有功稍無功電熊。癱頹交換邋變電浮楚逶過高頻DC-DC交換接本,鬼 將低壓崴流變?yōu)楦哳l低壓童流,經(jīng)過高頻變壓器辯壓后再整流骺離聯(lián)愨流,若對 冀遴露愛滾交換,鄂弼簿黧220V、50Hz愛弦渡交滾電。由予開關變換器的強非線性,以及它具有離散和變結構 瓣符煮,受載毪矮戇多襻毪,生電路的蔑艇妊須瀵是受載大范強交純,贗毒這些 使殲關變換器的控制問題和控制器的設計較為復雜。電力電予技術對人類文明起著巨大 的推動作用。智能功率模塊 (IPM)和集成電力電子模塊(1PEM)的產(chǎn)黼化推動了電力電予技術的更大發(fā)展。二是配合蓄電池的特性對充電過程控制,對蓄電池高效地充電。為太陽能電池的輸出電壓;I。=壘豎ln善。 根據(jù)特性曲線可以看出太陽能電池的幾個重要技術參數(shù): (1)短路電流l。c11),是太陽能電池的最基本單元。太輟憩魄滾維轉瓣轉羧效率,攀菇疆太鞭鏈彀濾雋12%~ 15%,霧晶礁太粥熊電池為10%~13%,非繇硅太湖熊魄濁釉化含物半導體太陽 能嗽瀚(Cds,CdTe等)莛6%~9%。鍘如,一個6.5A'h鷯蓄漱漣,充滿之囂戳325mA瀵流 教敷,經(jīng)避20h麓迭穰敖穗巾盎魄垂,救瞧率蓉戳魄浚柬襲承為0。 (6)自放電率蓄電池在不用時其內部也會消耗能量,一般以a天來表示。充電策略對于蓄電池非常 重要,一個優(yōu)化的充電鬣略可以提高蓄電池的性能和壽命;反之,~個不合理的 充魄繁賂會{#常顯著豹辮{氛蓄電t逡霹爰騫爨辯鑊躅壽鑫。將檢測信號送到AVR微處理器進行模數(shù)轉換,控制開關管G 對蓄電池進行充電控制及蓄電池充放保護。由于開關管導通,二極管陽極接電源U。高于u。 2。 辯除段式僵蓮充逛耱瞧婦下圈2。瞬前獨藏太陽能光伏發(fā)電悉統(tǒng)主要應用予邊遠媲 囂,難娃維護,這就要求邋變電激具有會遵熬瞧路結構,嚴掇的元器俘選擇,勢 要求逆變電源具備鑫種保護播施,如蓄電池充放電保護,系統(tǒng)短路保護、過流僳 護、過載保護等。 辯 爨3。 這種改讖型對稱規(guī)則算法的精度,明顯高于傳統(tǒng)對稱規(guī)則算法的精度,同時由于 采用了同步取樣,每半個周期中各脈寬的一致性得到保證,脈寬中心線為等間隔, 極易用微機實現(xiàn),并且脈寬系數(shù)可以控制。犖極性控制餃弱一對麓頻殲關,褶對于雙極性控制其有殲關損耗低,電磁干 擾小、冤?。脐P頻率級諧波鐐優(yōu)點。分嗣秀燕弦灞翻渡參考信號與三熱載波鶼峰售?褒理憨饋囂下 M可在O~1之間變化,以調節(jié)輸出電壓的幅值,實際上M總是小予l的。為 (3?4) 6i2可1 繁i個矩形辣{串懿越戇穩(wěn)使舞爻 ix Om sinoi o;一k2。說明調繁參考痿號 的幅俊從而改變備個脈沖的寬度時,就實現(xiàn)了對逆變電路輸出電壓基波幅值的平 滑調節(jié)。軟磁 材辯是指矯頑力小、容易磁化的磁性材料。和低豹糕余磁感應強度B。 (3)適中的磁導率決定匝數(shù)的是磁感應強度,而不是磁導翠。其磁感應強度變化如圖3.4 所示。4雙極性變壓器磁蕊工弗狀態(tài)示意翻 F毽3.4the sketchmapofthestateofambipolartransformer'smagnetic∞攤atwork (2)單極性交聰器:輔助電源的單端反激電路屬于單端電路,其變聰器為單極 毪。5攀綴性變囂器磁芯l=話獲態(tài)承意篷 Fi93.5the sketchmapofthe stateofsinglepoletransformer'smagneticcore atwork 爹囂套纓全援邀鼴裹頻變藤器設詩,箕麓攆對,宅戇置捧龜蓮、魄滋豢不是 基于纂囂輟控瀚靜太聚戇逆交迫滋研究 歪弦渡,囂熬葵王攆捩囂與王頻交纛器是不~樣熬,沒詩公茂毫毒爨零溺。一鐵心磁路裁磷積;A,一鐵心窗蜀鬣鬏;‰—最大輸密功翠;fI 一黟關菝率;AB—鐵,玉在一令王終弱幫內允誨戇王終磁遙爨度;dc—燮囂器繞組 導體的電流密度;k。 (3.13) 式中 N—所計算的繞組匝數(shù): S。一次繞組匝數(shù)可以 逶遺二次繞綴垂數(shù)幫整數(shù)魄攘算褥騖。 筠繞組結構設計:通常的繞線架掏有簡易繞法及三明治繞法等。最然可以采用吸收電路加以解決,儇會形成較大的損耗。 減小分布電容的措麓主要有: (1)袋矮靜毫鬢藏酌辦法。瓣藏對于鬣次受載眩瀛譖渡仍其 有較高的輸出阻抗,因此LC濾波器在一定程度土決定了逆變器豹性熊。 ≤3。因此,濾波電感 即不能選的太小,又不能選的太大,要綜合考慮各方面的因素。這樣綴然在一定程度上簿低7交藤器鐵心剩 用率,但卻大大提高了系統(tǒng)的W靠性。6x104 ~次繞組匝數(shù)可以由二次繞組匝數(shù)和瞰數(shù)比推算得到: Nt N_。 層與層之間用聚酯薄膜絕緣。此模式基予雙斜坡操作.計時器重復地從BOTTOM計NMAX, 然螽又蓯MAXf弱逶鏊到BOTTOM。鬻巾毋姍戇數(shù)篷髑攘狀圖表示,戳滋臻雙籀緩操作。羔 變薰Ⅳ表泳預分頻因-Y0、8、64、256或1024)?!邸?——一 豳3.7 T/C1相位修正PWM模式的時序圖 Fig 3.7 the schedule graph of PC PWM mode in T/C1 王撂予褥位修蕞PWM模式時,計數(shù)器的數(shù)德一壹累加翔霆定馕0x00FF, 0x01FF、0x03剛GMl3:0=I、 2戴3)、 ICRl(WGMl3:0=10)或 第3章蓮交系統(tǒng) OCRIA(WGMl3:0=11),然舔渡交詩數(shù)方肉。 量}對器數(shù)毽達到B(YITOM對T/C溢出標,卷TOVl爨位。 垂-T'OCRIx豹囂凝孵刻魏定辯器,詩數(shù)爨達到鞫P之辯,越藏涮靜綴垮周期超始 長度取決予麟翡∞瞧。OCRlx翻TCNTl嗽較瑟配發(fā)生 Il重OClx寄存器將產(chǎn)生褪痤懿濤零袋黌位猱露,飆瑟產(chǎn)生pwM波形。 重捧鼉:sPi麩瓤模式辯,羥鞠邏輯薅scK葶|瓣豹輸入羨號透鏜※攆。也就是說, 在發(fā)送時~定要等到移位過程全部結束后才能對SPl數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作.而在 接收數(shù)據(jù)時,需要在下一個字符移位過程結束之前通過訪NsPI數(shù)據(jù)寄存器讀取當 前接收剮的字符。設置coMlxl:O魏2可以產(chǎn)生普 通豹PWM,設置COMIxl:O為3W以產(chǎn)生反向PWM。在圈3.7給出的第三個周期中,在玳避行于相位修 正模式時改變∞P毽導致了不對稱輸出。TCNTl斜坡上的短拳平線淡示OCRlx 和TI孫rrl的旺配比較。 器銼=BOTTOM計數(shù)對蒿:TCNTl冬OCRIx匹配,OClx將置位為麓電乎。OCR0:glTCNT0 比較匹配發(fā)生時OC0寄存器將產(chǎn)生相應的清零或鬣僥操作,從而產(chǎn)生PWM波形。在一個定時器時鐘周期熙聯(lián)N∞的值等于MAX。 3.7控制電路設計 3.7.1 AvR微控制器介紹嘲 ATmegal6L具有16KB系統(tǒng)內可編程Flash的8位AVR微控制器?!保埃担场保埃? 2 4?mm‘ 初級采用寬度為40mm、厚度為0.3ram的銅箔,次級采用雙股直徑為0.8ram 的漆包線繞制。 (3)繞組匝數(shù)計算二次繞組匝數(shù): 220,壓x—上 N,一———蟬=61?!? 6.66 實際選定匝數(shù)比k=34。從逆變器輸出阻抗的角度看,LC濾波器中的電感應當盡量小,因為 它決定了逆變器低頻時的輸出阻抗。滿足 } 幫。 一簸瑟害,I_C濾波囂靛截止頻率遠遠{聶予囂關羧搴,透l}|:,象辯囂次潢波其有驥 顯的衰減作用,其截至頻率邋常選擇在開關頻率的1/10~1/5藏右。 (4)原、副邊繞組采用分層交靜繞制。但為了減 小集默效應,蜜瓣《耩更綱戇導線多毅勢繞,{囂苓壤一寢凝簿線繞鍘。)變壓器設計的其他闖鼷 1)澈極性變壓器的磁路中一定疆有氣隙,以防止飽和。因為電路中電壓的波形都是方波,所以最火伏一秒面積的計算可以簡化為電壓 和脈沖蹙度的乘積。由于匝數(shù)比已知,可以首 先計算一次或二次繞組匝數(shù)中任意一個, 然艏根據(jù)匝數(shù)比推算出另外一個。的選取計算融縋數(shù)魄后,可授據(jù)以下公式選取合適的鐵心: AcA。一B, 增加,降低匝數(shù),減小銅損。 方虢黼。本系統(tǒng)孛高頻交換電鼴巍全耩和單壤 反激魄路,就其交壓器豹Z俸形式孬言,可分為疆太類: (1)雙極性變壓器:全橋電路為雙端電路,蒹變壓器屬于雙極性。匝數(shù)多,銹擐太;匝數(shù)少,磁損大。鑲鋅類茲飽和磁邋密度一般失0.ST友農(nóng),秘鼴磁導率 為1000~3000,主要羽予麓俸頻率1MHz璇下的電磁器徉,兩鑲鎊類電阻率贏, 其飽和磁通密度一般為0.3~0.4T,主要用于工作頻率1MHz以上的電磁器件。相應靜高頻磁囂侔設計毽秘益重要。頊熬寬8。受H根弼矩形脈沖的面 積與該區(qū)段正弦曲線下面積相等的原則,可j璉似寫為 6^2素u。墜 U蜘 (3.1) 式孛U。雙輟瞧控麓 是對角的一對開關為同步殲關,橋臂上下管之閱除死區(qū)時間外為甄補開關,控制 相對簡齲,但是這種控制方式的開關損耗高,存在很大的開關諧波,電磁干擾大, 在殲哭頻率相同時,雙極性控制的SPWM產(chǎn)生的正弦波中的諧波盤嫩比單極性控 制SPWM產(chǎn)生豹正弦渡孛的{驀波含量大。京鼗毫子 蘞零遨瀵黢矮麓今天,兔激瓤海纂蘧熬數(shù)字控測方法爨菱藪入嬲耩袋縭,鬟遺了 多種SPWM波形的軟件生成方法,例如自然※樣法(Natural sampting)、規(guī)則采樣 基≯攀片撬控翻弱太陽糍道變電源研究 法(Regular sampling)、指定諧波消除法(Harmonic Elimination Method)等。功率MOSFET管Gi、G2、G3、G4構成全橋逆交, 掰子狡鏹每個殲關弼頹傳遞到變壓器翮邊的壹流毿量。出于太陽熊電池援豹價格偏離,為了最大限度地利 用太陽纜電池投,攝離系統(tǒng)效率,必須設法提高逆變電源的效率。抉邃 充電筲玨達到蓄電泡麴%~90%弱額定容羹。 Boost電路霹將太輟斃魄滾輸出毫垂進紛拜褰交換,茨效率較高,魄路結構積 控制也較為簡葷。不變。 R兩端輸出電壓U。 2.3直流充電器設計 2.3.1主電路原理 L D 太 陽 能 電 池 板 蓄 電 池 圖2.3充電電路原理圖 Fig 2.3 the circuit diagram of the charger 9 第2章太RI能電池板直流充電系統(tǒng) 圖2.3所示,利用電阻分壓得到太陽能電池板輸出電壓檢測信號u。鎊酸蓄電池盼究嘏電流與端電壓隧寵呶時聞變化靜 夔線鱺下翟2。5----0.65A。 (2)放嫩率襲零放電至中止的電流大小竣時黼快慢。她外,姆若于個太嗣黥魄漉叛掇擺負載容熬大小要求, 再串、并聯(lián)組成較大功率的實際供電裝鬻稱之為太陽能陣列。 (5)最大功率點功率匕:在給定溫度照度下所能輸出的最大功率即最大輸出工 作電壓‰最大輸出工作電流I。圖中虛線表示太陽能電池的P-U曲線,有助 于精確計算最大功率點。5等’等;而強光線條件下,因Iph 遠大于I。實際太陽能電池總是希望輸出電流大、輸出電壓高。 “)輔助電源設計、保護電路設計及系統(tǒng)抗于擾技術。功率場效應鑫缽繁(MOSFET),絕緣爨雙撅縫鑫薅管(1GBT)蠢場控螽 闡管漢成為現(xiàn)代高頻電力電子技術的主要開關器件。 1.4電力電子技術現(xiàn)狀及發(fā)展“”8】 自零毽紀聶中年裁寒第一必曩闋管翊繳叛寒,毫力激子接拳殲戇袋上瑗我電 氣傳動技術舞臺。在中、大容量的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中,逆變 電源的輸出應為失真度較小的難弦波。工頻變換逆燮電源是利饜 給燕器徉輔集殘塊產(chǎn)徽50戮交流售號,然愛剩穗忑頻舞壓囂產(chǎn)生220V交流電。各方面的鞭測襲嬲,2l世紀中 戇太辯筑游藏為孛鏊縫添簧臻供應豹一交熏力軍。辮今畿賽各翟蘢箕楚發(fā)達戮 蒙對予太陽熊斃茯發(fā)電技術十分篷褫,贊對蒸稍定矮麓,增鴦玨授入,大秀發(fā)震。世界各圈都紛紛提出能源效率革命和清潔能 澈葷鑫,孛冒熬能源開發(fā)裂臻對薹l:境造成鶼污染裴豢∥熏,弱此節(jié)約斃源、發(fā)展 清潔予凈的新熊源秘再生能源是勢在必行的。 本聲明的法律責任由本人承擔。結合樣機試驗,得到輸出電壓正 弦度商、穩(wěn)定性好,負載突變時系統(tǒng)動態(tài)響應速度得到火大提高,符會了設計目 豹。 本系統(tǒng)包括太陽能電池直流充電系統(tǒng)和逆變系統(tǒng)兩大部分。微笑著去面對吧,你會感到人生是那樣溫馨。 在逆變器設計部分,本文總結了通常采用的電路拓撲并比較了各自優(yōu)缺點, 采掰了“全蘩遂交+嵩頹秀垂+}£濾渡”豹設詩策略,蜜魏邀路麓萃、藏本毿、 易于控制。 of AVR microprocessor named ATmegal6Lto uses double core
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