3KW单相两级非隔离光伏并网逆变器设计与分析

"这篇文章主要介绍了刘迪和陈国联在西安交通大学进行的一项研究，他们设计并研制了一款3KW单相两级非隔离型光伏并网逆变器。该逆变器旨在解决能源危机和环境污染问题，利用太阳能光伏发电，具有广阔的应用前景。文中详细探讨了非隔离型光伏并网逆变器的工作原理、控制策略以及硬件设计方法，并进行了系统仿真分析。" 这篇论文详细阐述了非隔离型光伏并网逆变器的设计和实现过程，其中关键知识点包括： 1. **非隔离型光伏并网逆变器**：这种类型的逆变器不使用工频变压器，减少了体积和重量，简化了控制策略。选择非隔离结构是因为其在最大功率跟踪、逆变输出波形控制和相位同步等方面的控制目标相对更易于实现。 2. **两级式结构**：逆变器由前级boost型DC-DC变换器和后级H桥逆变器组成。前级用于提升直流电压，后级则将直流电转换为交流电，与电网并联。 3. **硬件设计**：主电路设计中，使用了TI公司的TMS320F2812 DSP作为主控芯片，它在DC-DC环节负责最大功率跟踪控制，在DC-AC环节确保直流母线电压稳定和生成与电网同步的正弦电流。 4. **信号检测调理电路、控制器电路、驱动电路和保护电路**：这些辅助电路确保逆变器的稳定运行，检测光伏电池的输入参数，控制逆变器的输出，并提供过载或短路等异常情况的保护。 5. **开关频率**：DC-DC变换器的开关频率为20kHz，而DC-AC逆变器的开关频率为12kHz。较高的开关频率可以提高效率，但会增加开关损耗。 6. **逆变桥的IPM模块**：采用IPM（绝缘栅双极型晶体管）模块，考虑到逆变器的额定功率和电网电压，计算出IPM的最大输出电流和耐压要求。 7. **仿真分析与实验验证**：通过仿真软件对整个系统进行模拟分析，然后制造样机进行实际测试，结果显示逆变器工作正常，达到了预期的设计目标。 该研究不仅提供了理论上的设计方法，还通过实际样机验证了设计的有效性，对于理解非隔离型光伏并网逆变器的工作原理和技术实现具有重要的参考价值。这种逆变器的开发有助于推动太阳能光伏发电技术的发展，为可持续能源解决方案提供支持。