1、 云京研光伏10kw并網(wǎng)逆變器技術(shù)方案光伏10kw并網(wǎng)逆變器技術(shù)方案（注：紅色字體的項目需要進一步完善）一、 項目開發(fā)任務及小組成員及職責表序號姓 名職稱/職務項目工作分工1韓郁組長/項目指導指導、評審2邢波分組長/項目研發(fā)項目開發(fā)計劃、規(guī)格書制定、項目方案評審、項目開發(fā)3W博士負責人/項目研發(fā)總體方案設計者，把握項目整體軟硬件設計、調(diào)試4黃其林項目研發(fā)硬件電路設計、調(diào)試。發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。5劉世陽項目研發(fā)監(jiān)控電路軟硬件設計、逆變器調(diào)試。6方廷項目研發(fā)實驗平臺建設，硬件電路設計、調(diào)試。發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。7馮乾商務設備、物料采購。外協(xié)加工事宜二、 項目小組確定設計目標1、輸入電壓（DC300

2、V600V）2、輸出電壓標稱AC380V，允許偏差10%、系統(tǒng)容量10KW3、輸出頻率50HZ 允許偏差0.5Hz4、紋波電流5%I（電感電流）5、直流過壓及欠壓、直流側(cè)防反放電保護6、逆變過流、模塊過熱、掉電 短路、接反等故障處理功能7、電網(wǎng)波動、恢復并網(wǎng)保護 防孤島效應保護 8、最大功率點跟蹤（MPPT）9、切人電網(wǎng)的速度控制在30毫秒10、可配備RS232/485、CAN總線等接口 11、逆變控制系統(tǒng)的母線工作最下限電壓為300V 12、斬波頻率20K 系統(tǒng)效率控制在95%以上13、軟啟動三、 光伏10kw并網(wǎng)逆變器主回路拓撲結(jié)構(gòu)四、 系統(tǒng)輸入/輸出參數(shù)及描述1、DSP模擬量輸入序號信號

3、名稱是/否參與控制正常、報警值故障值傳感器輸出1光伏電壓是300-600V 750V900V0-25mA2光伏電流是30A 37A 45A+/- 4V3電感電流U相是60A 75A 90A+/- 4V4電感電流V相是60A 75A 90A+/- 4V5電網(wǎng)電壓U相否380V 290/470V200/570V0-25mA6電網(wǎng)電壓V相否380V 290/470V200/570V0-25mA2、DSP模擬量輸出序號信號名稱是/否參與控制正常、報警值故障值傳感器輸出1反饋有功功率否420mA模擬電路2系統(tǒng)功率因素否420mA 模擬電路3逆變電流有效值是420mA 模擬電路4進入電網(wǎng)的無功功率否420

4、mA 模擬電路5無功電流是模擬電路6有功電流是模擬電路3、DSP數(shù)字量輸入/輸出序號DSP數(shù)字量輸入信號說明序號DSP數(shù)字量輸出信號說明1硬件檢測過流報警0/11散熱風扇0/12硬件檢測過流故障0/12報警、故障輸出去風鳴器0/13硬件檢測電網(wǎng)掉電 0/13過壓放電管0/14fo故障信號0/145手動與自動控制0/16本地控制與遠程控制0/17本地控制啟動與停止0/18遠程控制啟動與停止0/1五、 硬件原理圖及PCB設計1、系統(tǒng)原理圖由采樣電路、保護電路、DSP核心電路、DSP外圍電路 控制電源、驅(qū)動電源、輔助電源方案、上微機監(jiān)測等部分組成（框圖及描述）2、用TI公司DSP2407作為系統(tǒng)的核

5、心處理器，片外擴展14位A/DC采樣3、整個系統(tǒng)控制回路由3塊PCB板組成,DSP板和驅(qū)動板及上微機PC板（對PCB板的要求 能通過EMC的幾個大項的測試）4、硬件電路板輸入輸出接口定義表格六、 項目系統(tǒng)控制策略1、開/閉環(huán)、功率/電流環(huán)、手動控制和自動控制可控切換2、系統(tǒng)軟件控制框圖及功能圖、模塊層次說明及描述3、SVPWM控制方式，雙環(huán)輸出，功率環(huán)追蹤最大功率點，電流環(huán)輸出。控制電流饋入電網(wǎng)。4、SVPWM對母線電壓利用率高，對電網(wǎng)沒有高次諧波污染、對功率模塊（IPM）的開關損耗小5、SPWM與SVPWM分析對比A、SPWM調(diào)制：三相逆變器可以看成三個單相半橋組合而成。對于半橋電路而言，S

6、PWM調(diào)制時，相電壓的峰值為（直流電壓為），所以組合成三相電路之后，逆變器線電壓的有效值為：B、采用SVPWM調(diào)制時：逆變器輸出相電壓峰值為：，所以相電壓有效值為，綜上線電壓有效值為根據(jù)上面的分析：SPWM調(diào)制直流電壓利用率為，SVPWM調(diào)制直流電壓利用率為。通過分析可知，與SPWM控制方法相比，SVPWM控制方法能夠提高直流電壓利用率。6、系統(tǒng)控制框圖逆變器七、 主回路功率元件設計及技術(shù)質(zhì)量要求1、整流模塊及反向二極管的選取經(jīng)整流模塊后母線電壓則輸入電流的最大值指電路的效率 取90%留取一定裕量，整流模塊的應滿足耐壓大于1200V，耐流大于100A2、IPM的設計1、 電壓等級：U=（1.1

7、5*UD+150）1.1=（1.15*520+150）*1.1=870V2、 電流等級：I=1.414*30*1.5*1.5= 95A（交流側(cè)峰值電流*過載能力*安全系數(shù)）所選擇的繼流二極管和IPM所承受的尖峰電流為130安培 綜合考慮 留取一定裕量選擇 1200V 100A3、電容的選取：4400uF/450(計算公式) 在PV系統(tǒng)實際設計中，母線電容的實際設計方法，電容量不能根據(jù)紋波電壓來確定，而是由電容的允許紋波電流求出電容量，這樣可靠性高。一般選取電流的紋波要小于輸出電流的2%。而求出電容量后很容易算出紋波電壓來。以純功率10KW輸出, 按0.9的變換效率,則母線上的平均功率為1100

8、KW，因此母線電容的選取如下： =1345uF （1）式中： 表示最大占空比 表示最大紋波電流 表示陣列在最大功率點時的輸入電流； 表示陣列在最大功率點時陣列的等值負載電阻，定義為： （2）式中與分別表示光伏陣列最大功率點時的輸入電壓與電流。4、電感的設計電抗器電感值上限設計1、母線電壓最低時，逆變器輸出相電壓幅值為，此時必須證逆變在輸出全有功功率條件下，則必須滿足條件 （1）其中，將其帶入上式得到濾波電抗器電感值的上限(這參數(shù)不知道是多少)=1.5mH電抗器電感值下限設計思想1、逆變器電感值越小，并網(wǎng)電流脈動幅度越大，紋波電流的大小作為設計目標2、電流峰值附近的脈動幅度比過零附近的幅度大。其

9、原因是，電感兩端的電壓差比較大，在電流峰值附近，電網(wǎng)電壓幅值高，當逆變器開關管處于關斷過程中，電感上的電壓為電網(wǎng)電壓，在同樣的時間內(nèi)電壓大則電流幅度變化大。3、功率器件的開關頻率也對電感的設計直接的影響，因此濾波電感的L的選取如下：L=（Vi-Vo）*D/（f*dIL）=（424-212）*0.5/（20000*10）=530H式中: D 為電壓增益F 開關頻率dIL 紋波電流一般輸出濾波電路常采用LC結(jié)構(gòu)，在得到電感參數(shù)以后，根據(jù)輸出濾波器的截止頻率，可以得到濾波電容值。則濾波器的截止頻率為；1000（Hz）。：即濾波電容的值為14UF5、升壓變壓器設計序號設計主題描 述1作 用隔離升壓2設

10、計數(shù)量1臺3設計說明1、 三相容量10KVA2、 三角形/星形、電壓比190V:380v3、 三角形抽頭/星形a、b、c、N均引出線 4、 其他均符合安規(guī)、國標4注意事項1、確定原副邊的比值，即輸入電壓最低時，也能得到所需要的并網(wǎng)電壓2、輸入電壓最高，占空比最大時，磁芯不能飽和3、能量全功率（10KW）傳輸時，變壓器的溫度要在允許的范圍內(nèi) (溫升600C)4、1、2次繞組漏感盡量小、損耗相等 （效率98%）5、銅損與鐵損應相等，損耗盡量低（原邊用線8mm2 副邊用線4mm2）耐壓1000V以上6、合安全規(guī)則光伏陣列輸出電壓范圍：，在直流電壓最低并采用SVPWM控制方式的條件下下，逆變器的輸出線

11、電壓為：假定變壓器自身的壓降為額定電壓的15%，為了保證在電網(wǎng)電壓在額定值情況下仍能夠向電網(wǎng)可靠送電，變壓器原邊的額定電壓至少為，考慮余量取變壓器原邊的額定電壓為183V，變壓器變比取為380/1832.07。6、主電路元件清單 序號名稱生產(chǎn)廠家型號規(guī)格數(shù)量備 注1隔離變壓器12調(diào)壓器20kW/三相380輸入13三相整流橋65A/1200V1到位4主接觸器1到位5防反二極管100A/1200V1到位6電解電容4400uF/4502到位7IPM模塊PM100CLA1201到位8濾波電抗器三相：40A/1.5mH1到位9濾波電容器CBB65：10u/450V3_10主變壓器定制：10kVA190V:380V