【正文】 用途分有：啟動型、固定型、牽引型和便攜型等。電解液可用無機鹽 —— 有機溶劑體系或是固體、膠態(tài)電解質(zhì)。 蓄電池工作狀態(tài) 蓄電池的工作狀態(tài)一般可分為放電狀態(tài)、充電狀態(tài)和浮充狀態(tài)等三種。鉛酸蓄電池循環(huán)工作中的電壓、電流以及溫度的變化特性曲線如圖 所示。 C。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 3）蓄電池的并聯(lián)組數(shù)最多不得超過 6 組。 蓄電池總?cè)萘康挠嬎銥?： （ 220 * 70% * 90% * C） / P = 2*12 C = W h 蓄電池串聯(lián)的塊數(shù)為 220/12 = 19 塊 單位蓄電池總?cè)萘窟x型 h。 h/12V 1 塊 鉛酸電池 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 第三章 風(fēng)光互補整流逆變系統(tǒng) 風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器應(yīng)該既能夠?qū)⑿铍姵剌敵龅姆€(wěn)定的直流電能變換電能，又能夠?qū)L(fēng)力發(fā)電機和光伏電池組件輸出的直流和交流電能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電能。 圖 整流器及逆變器設(shè)計 整流器是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的電子器件?？煽匦驼髌骶哂薪Y(jié)構(gòu) 簡單、消耗功率小、成本低等優(yōu)點，普遍應(yīng)用在小功率的發(fā)電系統(tǒng)中。本文采用的是單 相不控整流橋電路。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 圖 單 相不可控整流橋電路 逆變器是通過控制半導(dǎo)體功率器件的工作狀態(tài)，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的裝置。逆變器的輸 入為蓄電池的輸出。 我們學(xué)過 DC/DC變換器可分為升壓型 (Boost)、降壓型 (BuCk)、升降壓型 (B00st． Buck)、庫克型 (Cuk)四種。工作原理：當(dāng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時，二極管截止，系統(tǒng)通過電感向負(fù)載提供能量，同時電感也儲存一定的能量；當(dāng)開關(guān) 管處于關(guān)斷狀態(tài)時，電感兩端的電壓極性發(fā)生改變，釋放能量經(jīng)二極管給負(fù)載續(xù)流，使輸出穩(wěn)定電壓。 假設(shè)三為無窮大電感，電路無能量損失，則有： II01 ?? （ 32） 由公式（ 31）和（ 32）得 IUIUUU IIIII ??? 20 1 ?? （ 33） 即可知： RR 120 ?? （ 34） DC/DC 升壓式變換器設(shè)計 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 該電路 圖和 各點的工作波形如 圖 和 圖所示。當(dāng) 圖 DC/DC 升壓式變換器主電路圖 圖 DC/DC變換器各點工作波形 開關(guān)信號 Vi 為高電平時，開關(guān)管 VT 則導(dǎo)通， 電流從輸入端即儲能蓄電池流入到儲存電感 L 中；此時 VT 導(dǎo)通飽和壓降很小，因此二極管 D 處于反偏而截止的狀態(tài)，濾波電容 C 中存儲的能量釋放出來供給負(fù)載。 DC/DC 升壓變換器輸入與輸出電壓的關(guān)系 可以假設(shè)儲能電感 L 充電回路的電阻很小，即其充電時間常數(shù)很大。 tLUIi ILVL ?? （ 35） 式中 iL是流過電感 L 的 電流， ILV是流過儲能電感 L 的電流最小值。 TON. 在功率開關(guān)管 VT 關(guān)斷時，續(xù)流二極管 D 正偏而導(dǎo)通，電感 L 兩端的電壓為： dtdiUUu LLL L?? 0 （ 37） 因此流過電感 L 的電流為： tLUUIi ILPL ???? 0 （ 38） 當(dāng)開關(guān)管 VT 截止結(jié)束時，流過電感 L 的電流為： TUUIIi O F FLLPLVL LL ????? 0 （ 39） 在充電電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)之后，儲能電感 L 中的電流在功率開關(guān)管導(dǎo)通期間的增 量應(yīng)等于在功率開關(guān) 管截止期間的減量： TUUTU O F FIONI LL ???? 0 （ 310） 因此可以得出： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 UUTUTU IIONIO F F qT TT ?????? 1 10 （ 311） 上式 q = TTON 是 PWM 的占空比。 圖 DC/DC升壓變換器電路的 構(gòu) 成 圖 是 光伏發(fā)電的 DC/DC 升壓變換器， 單片機依據(jù)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電情況以及蓄電池的狀態(tài)輸出 PWM 脈沖來控制 DC/DC 變換器來充電。 (1)濾波電容 C 的參數(shù)計算 在穩(wěn)態(tài)中，濾波電容 C 要在 VT 導(dǎo)通 TON 期間內(nèi)為負(fù)載提供電流，假設(shè) TON 期間濾波電 容 C 的電壓降≤△ UO ，△ UO 是設(shè)計要求的紋波電壓。 實際電路中選擇 150μ F/100V 的電容。假設(shè)忽略變換器的內(nèi)部能量損耗，則變換器的輸出能量等于變換器的輸入能量： IUIU II 00? （ 315） 由上式推出： ITIUUII LVO F FII T ??? 000 （ 316） 儲能電感 L 電流的紋波分量是三角波， TON期間，電流增量為 +△ I = LTU ONI ,TOFF期間，電流減少量為 △ I = TUUOFFIO L)( ? ,； 在穩(wěn)態(tài)情況下有： +△ I=△ I,在選擇△ I 的數(shù)值時，一般要求電感的峰值電流要小于其最大平均電流的20％，以避免使電感飽和。實際電路中，光伏發(fā)電中 DC／ DC 升壓變換器的電感選擇 50μ H10A：風(fēng)力發(fā)電中 DC／ DC 升壓變換器的電感選擇 50 u H／ 25A。開關(guān)管 VT 的最大允許工作電流通常選擇 (2～ 3)II。 (4)續(xù)流二極管 D 的選擇 在 DC/DC 升壓變換器電路中，二極管 D 最大反向電壓為 UO，流過它的電流為輸入電流 II，因此在選擇二極管 D 時，二極管的額定電壓和額定電流 均要留有充分的裕量。 DC/AC 逆變器的設(shè)計 逆變電路的常見結(jié)構(gòu)有半橋逆變結(jié)構(gòu)、全橋逆變結(jié)構(gòu)、推挽逆變結(jié)構(gòu) 3 種。所以選擇推挽 逆變電路作為 DC/AC 部分的主電路結(jié)構(gòu)。由于功率晶體管共地邊接，驅(qū)動和控制電路簡單，變壓器有一定的漏感可以限制 短路 電流 ，有效地提高了可靠性。表 31 為逆變器性能參數(shù)表 表 31 逆變器性能參數(shù)表 名稱 數(shù)值 名稱 數(shù)值 額定輸出功率39。 IGBT 管具有輸入阻抗高、開關(guān)頻率大、驅(qū)動電路簡單、通態(tài)電壓低、耐壓高等特點。 AK 取值 RK 取值 在這里選擇 ICL8038 型 IGBT 管作為主功率器件 . 輸出濾波器的選擇 要想得到 精 確度較高的正弦波信號，要在逆變電路的輸出端接入一個低通濾波器來降低高頻分量。 （ 320） 逆變器的輸出頻率為 50Hz，開關(guān)頻率為 20KHz，所以需使截至頻率 cf 的值介于50Hz 到 20KHz 之間。系統(tǒng)特性阻抗與電感 L、電容 C 的關(guān)系 。 由表 31 可知上式中額定電壓 OU 為 220V，輸出功率 39。 （ 322） （ 323） 即 ， 我們選擇電感值為 ，電容值為 ，截至頻率為 10kHz 的濾波器。風(fēng)能和太陽能都具有隨機性和不穩(wěn)定性，負(fù)載和蓄電池狀態(tài)也是不斷變化的，控制器根據(jù)不同的變化情況，能夠進(jìn)行及時的調(diào)整，確保整個系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)下。 DC/DC 變換電路的控制模塊設(shè)計 主控芯片的選擇 逆變器的前級 DCDC 模塊由 Boost 逆變電路和整流濾波電路組成，目前采用最多的有 SG3525 和 ICL8038 等專用脈寬調(diào)制集成芯片，主控芯片產(chǎn)生占空比可變的 PWM波形，驅(qū)動開關(guān)管的門極來調(diào)節(jié)開關(guān)管的通斷，達(dá)到控制輸出波形的目的。 SG3525 是為 SG3524 的改進(jìn)產(chǎn)品，是用于驅(qū)動 N 溝道功率 MOSFET 的 PWM 控制芯片，在以 MOS 管為開關(guān)元件的 DC/DC 轉(zhuǎn)換電路中具有其重大的使用前景?？芍苯域?qū)動功率 MOS管，工作頻率高達(dá) 400KHz，具有欠壓鎖定、過壓保護(hù)和軟啟動等功能?；鶞?zhǔn)電壓為 V士 1%，工作電壓范圍為 8V 到 35V。振蕩器的振蕩頻率為：振蕩器的震蕩頻率為： 3Rd)(0. 7RtCt 1 ??f （ 41） 式中 tC —— 表示 時標(biāo)電容的放電時間 ； tR —— 表示 12 管腳與 6 管腳之間的外接電阻阻值 ； dR —— 表示 5 管腳與 7 管腳之間的外接電阻阻值。兩種封裝在印制電路板（ PCB）上的封裝圖形如圖 41 所示。 SG3525AN 的控制電路，如圖 42 所示。為了對推挽式 DCDC 高頻升壓過程進(jìn)行有 效的控制、提高頻寬調(diào)制的準(zhǔn)確性， 電壓反饋采樣電路、電流反饋采樣電路的輸出端通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號 S0 S0 S10 分別與的輸出端相連。 ICL8038是美國 IT公司生產(chǎn)的，它的波形發(fā)生器是一用最少外部元件能產(chǎn)生精確度很高的正弦、方形、三角、鋸齒等波形。頻率范圍在 ～ 300MHZ。 內(nèi)部圖 和外部圖 。其內(nèi)部原理圖如 。電流源 II21和可通過外接電阻來調(diào)節(jié)，但是 I2必須大于 I1。振蕩器的頻率需要 CT 和RT 共同決定。本設(shè)計去 Boost開關(guān)頻率為 10MHZ， CT= f， RT=5KΩ 逆變橋開關(guān)頻率為 5KHZ， CT= f， RT=10KΩ。 本系統(tǒng)圖中，在 DC/DC 變換部分 SG3525 的 1 芯片的腳 1 接控制反饋信號電壓， 腳 2 接在基準(zhǔn)電壓的分壓電阻上，或非門的另兩個輸入端，分別接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和震蕩器正弦波，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩端互補，交替輸出高低電平。當(dāng) VV 21和 并聯(lián)的時候，輸出脈沖占空比為 0%～ 90%.反之大約在 0%～ 45%，笨系統(tǒng)圖為兩個 SG3525 并聯(lián)使用，當(dāng)腳 10 為高電平時，進(jìn)行過電流保護(hù)。我國也大力開發(fā)利用新能源及可再生能源作為可持續(xù)發(fā)展我國能源結(jié)構(gòu)、保障我國能源安全的新高點。本文是在此背景下展開的。 分析了幾種常見逆變器的組成結(jié)構(gòu)及各自的優(yōu)缺點，即前級 DC/DC 高頻升壓變電路換、 后級 DC/AC 逆變電路。 本設(shè)計最后根據(jù)國際、國內(nèi)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是在畢業(yè)設(shè)計過程中，由于自身技術(shù)水平有限、開發(fā)經(jīng)驗不足、研發(fā)時間緊張等問題，目前設(shè)計仍停留在理論分析階段，期待進(jìn)一步完善和優(yōu)化。 本論文是在導(dǎo)師田立欣教授的悉心指導(dǎo)下完成的。張老師并且 給我提供了大量數(shù)據(jù)和建議，告訴我 那里 應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題， 耐心 的給我指出錯誤 在哪里 。 田 老師 導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、實事求是的工作作風(fēng)、淵博的專業(yè)知識、敏銳的洞察力以及對專業(yè)孜孜不倦的追求， 給我深深的教益和啟迪，是我今后工作和學(xué)習(xí)的楷模。 同時 我還要 特別 感謝含辛茹苦 培養(yǎng)我 的父母， 是他們 在物質(zhì)和精神上對 我無私的支持 ，使我可以全身心地投入到學(xué)習(xí)中去。 感謝 謝謝你們 ! 再次 衷心表示感謝，感謝那些曾經(jīng)的和現(xiàn)在都幫助過我的 老師 、 同學(xué) 和朋友們！