【正文】 較小功率的產(chǎn)品具有更高更寬的輸入范圍，同時具有更多路的輸出，其中增加了一路給風扇供電的輸出端，這就增加了輔助電源的輸出功率。因此，對輔助電源的技術指標提出了更高的要求。它實際上是一個具有DC/DC變換功能的開關電源，通過某種電路拓撲來實現(xiàn)輸入端到輸出端的直流轉換，其中涉及到脈寬調節(jié)、整流濾波、高頻變壓器和電壓電流反饋控制等多種電力電子技術，是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心，輔助電源則是并網(wǎng)逆變器中的重要組成部分。無論是并網(wǎng)逆變器中的哪一個模塊，都離不開電力電子技術，電力電子技術是光伏技術應用與推廣的重要技術支撐。它是先通過DC/AC變換，將太陽電池直流電能轉化為交流電能，然后通過工頻變壓器和電網(wǎng)相連，完成電壓匹配以及和電網(wǎng)的隔離，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)從結構上還可以分為高頻和工頻兩種。電流型的特征是直流測采用電感進行直流儲能，從而使直流側呈現(xiàn)高阻抗的電流源特性。并網(wǎng)逆變器實質上是一個有源逆變系統(tǒng)。并網(wǎng)發(fā)電是光伏利用的發(fā)展趨勢，是太陽能發(fā)電規(guī)?；l(fā)展的必然方向[3]。90年代以來，發(fā)達國家重新掀起了發(fā)展光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的高潮，特別是發(fā)展屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。太陽能的光伏利用是太陽能利用的主要形式，主要分為五類：獨立系統(tǒng)、并網(wǎng)發(fā)電、光電光熱結合系統(tǒng)、風光互補和專用系統(tǒng)。太陽能以其清潔、無污染，并且取之不盡、用之不竭等優(yōu)點越來越得到人們的關注。一是儲存于燃料中的化學能必須要首先轉變成熱能后才能被轉變成機械能或電能，受卡諾循環(huán)及現(xiàn)代材料的限制，在機端所獲得的效率只有33%～35%[1]，一半以上的能量白白地損失掉了；二是傳統(tǒng)的能源利用方式給今天人類的生活環(huán)境造成了巨量的廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。歷史上利用能源的方式有過多次革命性的變革，從原始的蒸汽機到汽輪機、高壓汽輪機、內(nèi)燃機、燃氣輪機，每一次能源利用方式的變革都極大地推進了現(xiàn)代文明的發(fā)展。 Gradually loading test目 錄摘 要 iAbstract ii目 錄 iii第一章 緒論 1 1 1 背景和工作任務 2第二章 光伏并網(wǎng)逆變器輔助電源工作原理和設計方法 4 4[6] 4 4 5 6 6 8 單端反激式變換器的三種工作狀態(tài) 10 13 13 14 16 17 18 20 20 21第三章 光伏并網(wǎng)逆變器中輔助電源的實現(xiàn)方案 23 23 23 23 27 29 對已有TOPSwitch拓撲電源的修改 35 使用3844芯片實現(xiàn)單端反激式輔助電源 37 38 UC3844的外圍電路設計 41 42 43第四章 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中輔助電源的實驗測試 45 45 48 49第五章 總結與展望 52參 考 文 獻 53致 謝 54 54 第一章 緒論能源是經(jīng)濟發(fā)展的基礎，沒有能源工業(yè)的發(fā)展就沒有現(xiàn)代文明。 TOPSwitch。 Auxiliary Power Supply。選定一個典型的輸入電壓，觀察幾個關鍵電路節(jié)點的波形圖，并進行效率和損耗等一些技術指標的分析。最后比較各種設計方案，采用相對最適用最穩(wěn)定的方案進行測試實驗。 本文重點討論了不同的方案來實現(xiàn)要設計的輔助電源，首先從采用TOPSwitch控制芯片，應用于公司較小功率逆變器中的輔助電源入手，對其電路參數(shù)的選擇進行分析和反設計，然后在該電路上做修改，以滿足需要的技術指標。然后重點分析了反激式開關電源的三種工作模式，提出了各種工作模式下的一些重要參數(shù)的計算公式。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心是并網(wǎng)逆變器，逆變器中的控制芯片全部由內(nèi)部用輔助電源供電，本課題研究的正是5KW功率的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中輔助電源的設計和實現(xiàn)。作者簽名： 年 月 日 （學號）： 畢業(yè)設計（論文）報告紙光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中輔助電源的研究和設計摘 要現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，使得人們對于能源的需求與日俱增，而太陽能作為一種清潔無污染的高效能源已然得到人們的關注。 編號 南京航空航天大學畢業(yè)設計題 目光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中輔助電源的研究和設計學生姓名馬 超學 號030510121學 院自動化學院專 業(yè)電氣工程與自動化班 級0305101指導教師盛守照 副教授二〇〇九年六月南京航空航天大學本科畢業(yè)設計（論文）誠信承諾書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）（題目：光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中輔助電源的研究和設計）是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果。盡本人所知，除了畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展使太陽能得到更高效的利用，其中光伏并網(wǎng)發(fā)電是一種重要的技術。本文首先從電路拓撲選型開始，分析和研究了開關電源中常用電路拓撲結構的特點，綜合考慮電路功能和成本代價等因素，選擇反激式開關穩(wěn)壓電源作為該輔助電源的電路拓撲。進而討論了反激式開關穩(wěn)壓電源的設計原則和一般步驟，為后面的具體實現(xiàn)方案做準備。然后采用另一種控制芯片UC3844進行新的設計方案，并在該方案的基礎上進行改善，以實現(xiàn)更寬范圍的電壓輸入。實驗采用逐級加載的方式，測量各種模擬工作情況下的各路電壓的輸出。關鍵詞：光伏并網(wǎng)，輔助電源，反激式開關電源，TOPSwitch，UC3844，逐級加載測試Designing of Auxiliary Power Supply in GridConnected Photovoltaic Inverter SystemAbstractWith the fast development of modern industry and the increasing need for energy, people have been focusing on the solar energy more and more often. One of the important technologies is the gridconnected PV power generation, of which the core is the inverter. There’s a power supply in the inverter, called auxiliary power supply, which provides operation voltage for chips inside the inverter. This paper talks over the auxiliary power supply in 5KW power inverter. This paper begins with choosing circuit topology by paring several typical converters. It is made that the fly back converter is the best choice in this design. So it mainly discusses the three operation modes of fly back converter later, then covers principles and chief methods for designing.There are several different programs to fulfill this designing. It starts with the topology using the integrated chip series called TOPSwitch. After analyzing the circuit parameters and counterdesigning, the author made some amendments on this circuit in order to satisfy the technical norm needed. A new program is made by using the control chip called UC3844, and also an improvement is made so that a wide input range is available. With all programs considered, the best one is decided and for test experiments. In a way of gradually loading, the author measures output voltages in different operations. Choose a typical input voltage and observe wave graphics on some key nodes. At last, the author makes analysis about the efficiency and dissipation in this power supply..Key Words：Gridconnected Photovoltaic。 Fly Back Converter。 UC3844。人類為了更有效地利用能源一直在進行著不懈的努力。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展，人們逐漸認識到傳統(tǒng)的能源利用方式有兩大弊病。因此，隨著人類生產(chǎn)需求的日益猛增以及地球生態(tài)環(huán)境的加速惡化，人們研究和開發(fā)高效低污染甚至零污染的新生能源技術的需求已經(jīng)迫在眉睫。太陽能將成為21世紀最重要的能源之一，據(jù)專家預測，到2100年，太陽能在整個能源結構中將占68%的份額[2]。最近幾十年，太陽能的光伏利用通過以上幾種形式得到了迅猛的發(fā)展。屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)不單獨占地，將太陽能電池安裝在縣城的屋頂上，非常適應太陽能能量密度較低的特點，而且其靈活性和經(jīng)濟性都優(yōu)于大型并網(wǎng)光伏電站，有利于普及，有利于戰(zhàn)備和能源安全，受到了各國的普遍重視。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心是并網(wǎng)逆變器，它影響和決定整個系統(tǒng)是否能穩(wěn)定、安全、可靠、高效地運行的一個主要因素，同時也是影響整個系統(tǒng)使用壽命的主要因素。就并網(wǎng)系統(tǒng)而言，可以分為電流型和電壓型兩大類。電壓型的特征是直流側采用電容進行直流儲能，從而使直流側呈低阻抗的電壓源特性[4]。工頻并網(wǎng)逆變器由于帶有工頻變壓器而體積很大且笨重。高頻并網(wǎng)逆變器首先通過DC/DC變換器將太陽能電池的直流電升壓或者降壓轉化為滿足并網(wǎng)要求的直流電壓，然后通過橋式逆變后直接和電網(wǎng)相連[5]。、背景和工作任務本課題研究的是光伏并網(wǎng)逆變器中的輔助電源。所謂輔助電源，就是逆變器系統(tǒng)內(nèi)部用的給自身芯片提供驅動電壓或者工作電壓的電源，它的輸出精度和穩(wěn)定度直接影響到了逆變器其他模塊的正常工作。由于逆變器的功率規(guī)格不同，對于較大功率的逆變器而言，為了使電流不至于增大很多，需要提高輸入電壓。較高的輸入電壓意味著更寬的輸入范圍和開關管將承受更大的電壓應力，這對于開關管的選擇以及整個電源的穩(wěn)定控制是一個值得研究的課題。在這些新的技術指標下，對于功率管的耐壓和功耗以及高頻變壓器的參數(shù)選擇提出了更高的要求。第三章將討論該輔助電源的三種實現(xiàn)方案的設計實例，其中第一種方案沿用公司較小功率產(chǎn)品中的輔助電源拓撲，對其電路參數(shù)進行反設計，產(chǎn)生設計計算報告，然后在該拓撲上進行修改。第三種方案是在第二種方案上的改進，使用電壓控制變頻技術實現(xiàn)更寬電壓范圍的輸入。第五章將對整個課題進行總結，得出結論，并對光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的前景寄予展望。按功率變換方式不同，有AC/DC、DC/AC（又稱逆變器）和DC/DC（又稱直流變換器）三種類別；按變換器電路分類，則有單端變換器（分為單端正激式、單端反激式兩種）和雙端變換器（分為推挽變換器、橋式變換器（又分為半橋式、全橋式兩種））。一般講，控制電路包括調壓控制和保護兩部分。同時，還必須滿足動態(tài)品質要求，如穩(wěn)定性及動態(tài)響應性能。要滿足獲得額定的輸出電壓及調節(jié)范圍的要求。必要時還要求實現(xiàn)控制電路輸出與反饋輸入之間的隔離。改變占空比的調節(jié)方式常有脈寬調試（PWM）和脈頻調制（PFM）兩種方式。脈頻調制是采用恒定導通時間、可變截止時間或恒定截止時間、可變導通時間來實現(xiàn)占空比的改變[7]。與早期的線性串聯(lián)調節(jié)穩(wěn)壓電源相比，PWM脈寬調制型高頻開關穩(wěn)壓電源具有明顯的優(yōu)點：輸入電壓的范圍可以大大變寬，負載變化的輸出電壓穩(wěn)定度也顯著提高；電源的可靠性能也明顯增加。PWM開關穩(wěn)壓電源的高頻變壓器，并不需要像脈沖變壓器那樣不失真地傳遞原邊的脈沖波形，其主要作用是電壓變換、功率傳送、實現(xiàn)輸入與輸出之間的隔離。通過取樣、比較放大、驅動電路控制開關周期的占空比，把電網(wǎng)輸入整流濾波后的直流高壓，變成了高頻交變開關脈沖并傳遞到副邊，再經(jīng)二次整流濾波輸出客戶所需要的特定直流電壓和電流值。實現(xiàn)DC/DC變換電路可以有多種拓撲結構，常用的有Buck變換電路，Boost變換電路，Boost/Buck變換電路，這三種電路的輸出電路和輸入電路都是不隔離的。這兩種電路都是單晶體管的功率電路，適用于小功率變換，而要求更大的變換功率時就可以由單端正激式變換電路演變出具有多晶體管的功率電路，如推挽、半橋和橋式等功率變換電路，都是正激式組合電路?？紤]到輔助電源是逆變器內(nèi)部用電源，其損耗應盡可能小。而通常消磁線圈的匝數(shù)和原邊繞組的匝數(shù)相等，占空度D，以避免由于晶體管的存儲時間使鐵心不能復位。另外，為了使消磁線圈將導通期間存儲于磁場中的能量全部返回電源，消磁線圈必