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基于單片機(jī)的控制的太陽能逆變電源研究(存儲(chǔ)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(quán)大連海事大學(xué)可以將本 學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,也可采用影印、縮印或掃 描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)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(huì)公認(rèn)鮑理想罄代畿源。90年代后耨。勢(shì)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(duì) 冀遴露愛滾交換,鄂弼簿黧220V、50Hz愛弦渡交滾電。由予開關(guān)變換器的強(qiáng)非線性,以及它具有離散和變結(jié)構(gòu) 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(qiáng)交純,贗毒這些 使殲關(guān)變換器的控制問題和控制器的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。電力電予技術(shù)對(duì)人類文明起著巨大 的推動(dòng)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(dòng)了電力電予技術(shù)的更大發(fā)展。二是配合蓄電池的特性對(duì)充電過程控制,對(duì)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(gè)重要技術(shù)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(zhuǎn)瓣轉(zhuǎn)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(dǎo)體太陽 能嗽瀚(Cds,CdTe等)莛6%~9%。鍘如,一個(gè)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(shí)其內(nèi)部也會(huì)消耗能量,一般以a天來表示。充電策略對(duì)于蓄電池非常 重要,一個(gè)優(yōu)化的充電鬣略可以提高蓄電池的性能和壽命;反之,~個(gè)不合理的 充魄繁賂會(huì){#常顯著豹辮{氛蓄電t逡霹爰騫爨辯鑊躅壽鑫。將檢測(cè)信號(hào)送到AVR微處理器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,控制開關(guān)管G 對(duì)蓄電池進(jìn)行充電控制及蓄電池充放保護(hù)。由于開關(guān)管導(dǎo)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(dú)藏太陽能光伏發(fā)電悉統(tǒng)主要應(yīng)用予邊遠(yuǎn)媲 囂,難娃維護(hù),這就要求邋變電激具有會(huì)遵熬瞧路結(jié)構(gòu),嚴(yán)掇的元器俘選擇,勢(shì) 要求逆變電源具備鑫種保護(hù)播施,如蓄電池充放電保護(hù),系統(tǒng)短路保護(hù)、過流僳 護(hù)、過載保護(hù)等。 辯 爨3。 這種改讖型對(duì)稱規(guī)則算法的精度,明顯高于傳統(tǒng)對(duì)稱規(guī)則算法的精度,同時(shí)由于 采用了同步取樣,每半個(gè)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(jī)實(shí)現(xiàn),并且脈寬系數(shù)可以控制。犖極性控制餃弱一對(duì)麓頻殲關(guān),褶對(duì)于雙極性控制其有殲關(guān)損耗低,電磁干 擾小、冤?。脐P(guān)頻率級(jí)諧波鐐優(yōu)點(diǎn)。分嗣秀燕弦灞翻渡參考信號(hào)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(diào)節(jié)輸出電壓的幅值,實(shí)際上M總是小予l的。為 (3?4) 6i2可1 繁i個(gè)矩形辣{串懿越戇穩(wěn)使舞爻 ix Om sinoi o;一k2。說明調(diào)繁參考痿號(hào) 的幅俊從而改變備個(gè)脈沖的寬度時(shí),就實(shí)現(xiàn)了對(duì)逆變電路輸出電壓基波幅值的平 滑調(diào)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(yīng)強(qiáng)度B。 (3)適中的磁導(dǎo)率決定匝數(shù)的是磁感應(yīng)強(qiáng)度,而不是磁導(dǎo)翠。其磁感應(yīng)強(qiáng)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(shè)詩,箕麓攆對(duì),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(guān)菝率;AB—鐵,玉在一令王終弱幫內(nèi)允誨戇王終磁遙爨度;dc—燮囂器繞組 導(dǎo)體的電流密度;k。 (3.13) 式中 N—所計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):通常的繞線架掏有簡(jiǎn)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(huì)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(duì)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(jì)時(shí)器重復(fù)地從BOTTOM計(jì)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(yù)分頻因-Y0、8、64、256或1024)。——扣~?——一 豳3.7 T/C1相位修正PWM模式的時(shí)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(shí),計(jì)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(duì)器數(shù)毽達(dá)到B(YITOM對(duì)T/C溢出標(biāo),卷TOVl爨位。 垂-T'OCRIx豹囂凝孵刻魏定辯器,詩數(shù)爨達(dá)到鞫P之辯,越藏涮靜綴垮周期超始 長(zhǎng)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(hào)透鏜※攆。也就是說, 在發(fā)送時(shí)~定要等到移位過程全部結(jié)束后才能對(duì)SPl數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作.而在 接收數(shù)據(jù)時(shí),需要在下一個(gè)字符移位過程結(jié)束之前通過訪NsPI數(shù)據(jù)寄存器讀取當(dāng) 前接收剮的字符。設(shè)置coMlxl:O魏2可以產(chǎn)生普 通豹PWM,設(shè)置COMIxl:O為3W以產(chǎn)生反向PWM。在圈3.7給出的第三個(gè)周期中,在玳避行于相位修 正模式時(shí)改變∞P毽導(dǎo)致了不對(duì)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(jì)數(shù)對(duì)蒿:TCNTl冬OCRIx匹配,OClx將置位為麓電乎。OCR0:glTCNT0 比較匹配發(fā)生時(shí)OC0寄存器將產(chǎn)生相應(yīng)的清零或鬣僥操作,從而產(chǎn)生PWM波形。在一個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘周期熙聯(lián)N∞的值等于MAX。 3.7控制電路設(shè)計(jì) 3.7.1 AvR微控制器介紹嘲 ATmegal6L具有16KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash的8位AVR微控制器?!保埃担场保埃? 2 4?mm‘ 初級(jí)采用寬度為40mm、厚度為0.3ram的銅箔,次級(jí)采用雙股直徑為0.8ram 的漆包線繞制。 (3)繞組匝數(shù)計(jì)算二次繞組匝數(shù): 220,壓x—上 N,一———蟬=61?!? 6.66 實(shí)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(yīng)當(dāng)盡量小,因?yàn)?它決定了逆變器低頻時(shí)的輸出阻抗。滿足 } 幫。 一簸瑟害,I_C濾波囂靛截止頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn){聶予囂關(guān)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(guān)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(yīng),蜜瓣《耩更綱戇導(dǎo)線多毅勢(shì)繞,{囂苓壤一寢凝簿線繞鍘。)變壓器設(shè)計(jì)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?yàn)殡娐分须妷旱牟ㄐ味际欠讲?,所以最火伏一秒面積的計(jì)算可以簡(jiǎn)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(jì)算一次或二次繞組匝數(shù)中任意一個(gè), 然艏根據(jù)匝數(shù)比推算出另外一個(gè)。的選取計(jì)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(dǎo)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(yīng)靜高頻磁囂侔設(shè)計(jì)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(duì)角的一對(duì)開關(guān)為同步殲關(guān),橋臂上下管之閱除死區(qū)時(shí)間外為甄補(bǔ)開關(guān),控制 相對(duì)簡(jiǎn)齲,但是這種控制方式的開關(guān)損耗高,存在很大的開關(guān)諧波,電磁干擾大, 在殲哭頻率相同時(shí),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(cè)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(gòu)成全橋逆交, 掰子狡鏹每個(gè)殲關(guān)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(jià)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(shè)法提高逆變電源的效率。抉邃 充電筲玨達(dá)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(jìn)紛拜褰交換,茨效率較高,魄路結(jié)構(gòu)積 控制也較為簡(jiǎn)葷。不變。 R兩端輸出電壓U。 2.3直流充電器設(shè)計(jì) 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(cè)信號(hào)u。鎊酸蓄電池盼究嘏電流與端電壓隧寵呶時(shí)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(shí)黼快慢。她外,姆若于個(gè)太嗣黥魄漉叛掇擺負(fù)載容熬大小要求, 再串、并聯(lián)組成較大功率的實(shí)際供電裝鬻稱之為太陽能陣列。 (5)最大功率點(diǎn)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(jì)算最大功率點(diǎn)。5等’等;而強(qiáng)光線條件下,因Iph 遠(yuǎn)大于I。實(shí)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(shè)計(jì)、保護(hù)電路設(shè)計(jì)及系統(tǒng)抗于擾技術(shù)。功率場(chǎng)效應(yīng)鑫缽繁(MOSFET),絕緣爨雙撅縫鑫薅管(1GBT)蠢場(chǎng)控螽 闡管漢成為現(xiàn)代高頻電力電子技術(shù)的主要開關(guān)器件。 1.4電力電子技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展“”8】 自零毽紀(jì)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(dòng)技術(shù)舞臺(tái)。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(yīng)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(hào),然愛剩穗忑頻舞壓囂產(chǎn)生220V交流電。各方面的鞭測(cè)襲嬲,2l世紀(jì)中 戇太辯筑游藏為孛鏊縫添簧臻供應(yīng)豹一交熏力軍。辮今畿賽各翟蘢箕楚發(fā)達(dá)戮 蒙對(duì)予太陽熊斃茯發(fā)電技術(shù)十分篷褫,贊對(duì)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(duì)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(shì)在必行的。 本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。結(jié)合樣機(jī)試驗(yàn),得到輸出電壓正 弦度商、穩(wěn)定性好,負(fù)載突變時(shí)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度得到火大提高,符會(huì)了設(shè)計(jì)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(duì)吧,你會(huì)感到人生是那樣溫馨。 在逆變器設(shè)計(jì)部分,本文總結(jié)了通常采用的電路拓?fù)洳⒈容^了各自優(yōu)缺點(diǎn), 采掰了“全蘩遂交+嵩頹秀垂+}£濾渡”豹設(shè)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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