家庭太陽能發(fā)電及售電系統(tǒng)家庭太陽能發(fā)電及售電系統(tǒng)答辯報告1研究背景及意義2系統(tǒng)整體方案設(shè)計5控制策略及仿真結(jié)果43硬件電路設(shè)計熱仿真分析及機箱設(shè)計答辯報告1研究背景及意義2系統(tǒng)整體方案設(shè)計5控制策略及仿真結(jié)一、研究背景及意義

太陽能是未來最清潔、安全和可靠的能源，發(fā)達國家正在把太陽能的開發(fā)利用作為能源革命主要內(nèi)容長期規(guī)劃，光伏產(chǎn)業(yè)正日益成為國際上繼IT、微電子產(chǎn)業(yè)之后又一爆炸式發(fā)展的行業(yè)。一、研究背景及意義同時，這帶動了我國光伏發(fā)電方面的發(fā)展，我國政府出臺了一些列的政策，如《金太陽示范工程財政補助資金管理暫行辦法》以及《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》等，為光伏發(fā)電的發(fā)展提供了有力支撐。其中，最具實際意義的是2014年6月初，國家稅務(wù)總局發(fā)布《關(guān)于國家電網(wǎng)公司購買分布式光伏發(fā)電項目電力產(chǎn)品發(fā)票開具等有關(guān)問題的公告》規(guī)定自7月1日起，家庭分布式光伏發(fā)電項目向國家電網(wǎng)公司售電，發(fā)票由供電部門開具。同時，這帶動了我國光伏發(fā)電方面的發(fā)展，我國政府出臺了一些列的二、系統(tǒng)整體方案設(shè)計

采用高頻鏈方案，先采用隔離型Converter模塊將48V蓄電池的電壓提升至350V電壓，再經(jīng)過Inverter/APFC模塊輸出220V交流電入網(wǎng)。項目亮點1.家庭供電系統(tǒng)太陽能、電網(wǎng)、蓄電池能量雙向傳輸,實現(xiàn)“削峰填谷”.2.太陽能發(fā)電控制器模塊化、并聯(lián)設(shè)計二、系統(tǒng)整體方案設(shè)計采用高頻鏈方案，先采用隔離型三、硬件電路設(shè)計反激繞組原理分析由于輸出電容上電壓為零，且電感上沒有存儲能量。那么啟動初期開關(guān)管勢必會在最大的占空比下工作，通過電感的電流不斷增大，不斷存儲能量且無法釋放，幾個周期后電感就會飽和。從而失去了對電流的抑制作用，形成很大的沖擊電流，甚至擊穿功率開關(guān)管。因此對升壓電感增設(shè)一個反激繞組，與升壓電感耦合成反激變壓器完成啟動工作。隔離升壓全橋(IBFBC)DCDC三、硬件電路設(shè)計反激繞組原理分析由于輸出電容上電壓為零，且電

B/H磁滯回線如上圖所示，磁心不允許在磁滯回線上一直沿單方向磁化。若它由給定伏秒數(shù)從磁滯回線上的b點，則磁心再次沿磁滯回線磁化上移之前施加反極性伏秒數(shù)使其精確回復(fù)到0.B/H磁滯回線如上圖所示，磁心不允許在磁滯回線上一直有源鉗位原理分析

實際電路中隔離變壓器存在漏感Lr，各開關(guān)管存在結(jié)電容C1-C4，假設(shè)其電容值均為CQ。由于沒有耦合關(guān)系，穩(wěn)態(tài)工作中漏感所存儲的能量無法通過變壓器傳送到輸出端。任何一對開關(guān)管關(guān)斷時，流過變壓器原邊的電流換向，流過Lr的電流不能突變，其與關(guān)斷開關(guān)管的結(jié)電容發(fā)生諧振，在開關(guān)管漏源極兩端會產(chǎn)生很高的尖峰電壓，從而損壞開關(guān)管。有源鉗位原理分析實際電路中隔離變壓器存在漏感Lr，各

變換器采用全控型半導(dǎo)體開關(guān)器件進行高頻脈寬調(diào)制，可以很好地實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)要求及對進網(wǎng)電流的波形控制。另外，通過適當?shù)目刂撇呗钥刂平涣鱾?cè)進網(wǎng)電流的波形，可以控制功率因數(shù)為所設(shè)計的任意值，達到交、直流側(cè)能量的雙向流動的目的。非隔離型Inverter/APFC變換器采用全控型半導(dǎo)體開關(guān)器件進行高頻脈寬調(diào)制，可以項目難點1.項目中的DC/DC升壓拓撲結(jié)構(gòu)中用到了高頻變電路(DC/AC/DC)和比較陌生的MOS管，在減少管耗的同時提高了技術(shù)難度。2.雙向能量傳輸增加了軟件控制的難度，需要功能更加齊全的控制策略，本文采用的SPWM（解耦）控制策略。項目難點四、熱仿真分析及機箱設(shè)計

通過對機箱內(nèi)部主要發(fā)熱元件、散熱元件以及結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)定運用Icepak熱分析軟件根據(jù)設(shè)定參數(shù)進行熱仿真分析得到溫度分布云圖。通過在熱仿真過程中對各種結(jié)構(gòu)以及設(shè)計參數(shù)的調(diào)節(jié)，從而可以確定確定各種參數(shù)的設(shè)計對本次機箱散熱效果的影響。通過仿真分析工頻方案散熱方式的效果并且調(diào)節(jié)散熱結(jié)構(gòu)可對原定機箱設(shè)計結(jié)構(gòu)進行散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并通過Icepak熱分析軟件進行仿真驗證，證明熱分析在電器產(chǎn)品設(shè)計中的可靠性。四、熱仿真分析及機箱設(shè)計通過對機箱內(nèi)部主要發(fā)機箱整體設(shè)計

根據(jù)方案分析及具體選材所確定的散熱片尺寸，最后完成的強電板跟驅(qū)動板組合的板子整體三維圖如圖機箱整體設(shè)計根據(jù)方案分析及具體選材所確定的散熱片尺寸，

從圖中可以看出溫度的制高點還是在熱源表面，主要分布在MOS管附近和變壓器底部，越往底部，溫度越高。邊界條件參數(shù)設(shè)定環(huán)境溫度30℃換熱系數(shù)重力方向Y軸方向軸方向求解類型對流與傳導(dǎo)湍流模型湍流模型環(huán)境參數(shù)設(shè)計從圖中可以看出溫度的制高點還是在熱源表面，主要分布在由于未經(jīng)過任何機箱散熱設(shè)計，熱能大量積聚在機箱內(nèi)部，造成散熱不暢，機箱內(nèi)平均溫度遠遠高于系統(tǒng)允許閥值。通過前后兩個風扇前來后推的方式，大大加快了機箱內(nèi)部氣流的流速，使機箱前后的風速始終保持在相當?shù)母叨?，同時使機箱內(nèi)部的風速分布更加均勻。通過混合式風道時使機箱的平均溫度下降了約40℃。未優(yōu)化的散熱模型混合式風道散熱模型由于未經(jīng)過任何機箱散熱設(shè)計，熱能大量積聚在機箱內(nèi)部，造成散熱

從圖中可以看出風道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計采用混合式風道實現(xiàn)前推后拉方式，大大加快機箱內(nèi)氣流的流動速度，使機箱前后氣流的分布更加的均勻；通過在側(cè)面加開通風窗口，實現(xiàn)了機箱內(nèi)外的對流速度，氣流流速提高了散熱效果。而散熱片參數(shù)優(yōu)化設(shè)定通過仿真，選擇并確定最后的散熱片參數(shù)，長度17cm，寬度3cm，底板厚度5mm，翅片厚度0.8mm，翅片間距0.8cm。最后熱源模塊位置優(yōu)化更改原設(shè)計中電路結(jié)構(gòu)，使MOS管離風扇距離為1cm，達到最好的散熱效果。從圖中可以看出風道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計采用混合式風道實現(xiàn)前推五、控制策略及仿真結(jié)果Park坐標變換（2s/2r）靜止坐標系中的空間矢量可以轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)坐標系統(tǒng)五、控制策略及仿真結(jié)果220V工頻電壓在靜止坐標系中是一個從0V到310V再到-310V最后到0V不斷變換的交變量；在以50HZ角速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標系中卻變成幅值310V、相位保持不變。在旋轉(zhuǎn)坐標系中，與電網(wǎng)電壓同相的并網(wǎng)電流分量對應(yīng)著有功功率輸出；與電網(wǎng)電壓相角相差90度的并網(wǎng)電流分量對應(yīng)著無功功率。家庭太陽能發(fā)電及售電系統(tǒng)ppt課件家庭太陽能發(fā)電及售電系統(tǒng)ppt課件圖中PLL鎖相環(huán)時刻檢測電網(wǎng)電壓的幅值和相角，為Park坐標變換及其反變換提供解耦所需旋轉(zhuǎn)的角度。利用PID控制器將目標對象整定為典型I型系統(tǒng)，實現(xiàn)負反饋閉環(huán)控制。家庭太陽能發(fā)電及售電系統(tǒng)ppt課件PWM調(diào)制器數(shù)學(xué)模型為三角載波的峰值；為調(diào)制波，是一個正弦量；

由于PWM裝置存在延時。因此，逆變環(huán)節(jié)可以看作一個帶滯后的高增益比例環(huán)節(jié)PWM調(diào)制器數(shù)學(xué)模型為三角載波的峰值；為調(diào)制波，是一個主電路解耦模型

假設(shè)其中一個三相濾波器是通過三相線路電抗器進行濾波和一個三相耦合變壓器接口到公用電網(wǎng)的三相系統(tǒng)。這樣系統(tǒng)可以用單線圖表示，假設(shè)單相變量由三相那些取代。因此，這樣的系統(tǒng)的交流側(cè)的動力學(xué)可以描述為將方程式從abc坐標到靜止坐標系變換，獲得如下公式：當這些電氣量用采用空間矢量來表示時，獲得公式如下：主電路解耦模型假設(shè)其中一個三相濾波器是通過三相線路

將公式中的微分方程進行拉普拉斯變換，就可以得到該系統(tǒng)在靜止坐標系中的結(jié)構(gòu)式。根據(jù)公式。。。。。。。。。主電路解耦系統(tǒng)的傳遞函數(shù)推導(dǎo)如下將公式中的微分方程進行拉普拉斯變換，就可以得到該系統(tǒng)可以得到系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為