簡(jiǎn)易光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)--課程設(shè)計(jì).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除仿真設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱 _ 姓 名 _ 學(xué) 號(hào) _ 專業(yè)班級(jí) _ 學(xué) 期 _ 指導(dǎo)教師 _ 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流目錄 題目31. 設(shè)計(jì)目的32. 設(shè)計(jì)內(nèi)容33. 相關(guān)知識(shí)34. 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理45. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及原理56. 設(shè)計(jì)調(diào)試遇到的問(wèn)題及解決方法87. 總結(jié)體會(huì)及展望98. 參考文獻(xiàn)9附錄1原理圖10附錄2部分元件參數(shù)10附錄3組員分工15簡(jiǎn)易光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真1. 設(shè)計(jì)目的（1）掌握Matlab或Psim仿真軟件；（2）掌握Boost升壓電路和SPWM逆變電路工作原理；（3）掌握逆變電路驅(qū)動(dòng)（PWM波）原理以及仿真；（4）掌握Boost升壓電路反饋調(diào)節(jié)應(yīng)用；2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 利用Matlab或Psim等仿真軟件，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。要求將光伏電池板的直流電壓進(jìn)行升壓和逆變，得到220V/50Hz的交流電壓。掌握Matlab或Psim等電力電子仿真軟件的使用方法；掌握Boost升壓電路和SPWM逆變電路的工作原理。3. 相關(guān)知識(shí)（1） Matlab基礎(chǔ)使用方法；（2） Matlab Simulink Model仿真軟件；（3） Boost升壓電路工作原理；（4） SPWM逆變電路工作原理；（5）逆變電路驅(qū)動(dòng)原理；（6）Boost升壓電路反饋調(diào)節(jié)原理；4. 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理（1） 光伏板結(jié)構(gòu)及原理太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在P-N結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。（2） MOSFET管結(jié)構(gòu)及原理截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。放大狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)基極電流對(duì)集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)Ic/Ib，這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。 飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。 5. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及原理（1） 原理Boost升壓電路原理：在充電過(guò)程中，開關(guān)閉合（三極管導(dǎo)通），等效電路如圖1，開關(guān)處用導(dǎo)線代替。此時(shí)輸入電壓流過(guò)電感。輸入直流電，電感電流以一定的比率線性增加，這個(gè)比率跟電感大小有關(guān)。電感電流增加，電感充能。圖1 圖2放電如圖2，當(dāng)開關(guān)斷開（三極管截止）時(shí)，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流無(wú)法瞬間變0。原來(lái)電路斷開，于是電感通過(guò)新電路放電，即電感給電容充電，電容兩端電壓升高。升壓過(guò)程是電感能量傳遞過(guò)程。當(dāng)電容量足夠大，輸出端就可以在放電過(guò)程中保持一個(gè)持續(xù)的電流。SPWM全橋逆變?cè)恚簺_量相等而形狀不同的窄脈沖加在慣性環(huán)節(jié)輸入時(shí)，其輸出效果基本相同。這里沖量是指窄脈沖的面積，效果基本相同是指輸出響應(yīng)的波形基本相同，把輸出波形進(jìn)行傅立葉變換分析，則其低頻段特性非常接近，僅在高頻段有差異。如果把一個(gè)正弦半波分成N等份，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸包圍的面積用與它等面積的等高不等寬的矩形脈沖代替，矩形脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等份的中點(diǎn)重合。這樣一系列的矩形脈沖就是所期望的SPWM波。SPWM全橋逆變電路圖（2） 設(shè)計(jì)在Simulink仿真里首先構(gòu)建出基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)分為三部分：左邊光伏板Boost升壓電路，將光伏板（由DC70V代替）提供的輸入電壓進(jìn)行升壓至大約220V輸出。中間部分為SPWM全橋逆變，進(jìn)行DC/AC轉(zhuǎn)化。右邊部分為濾波裝置和工頻變壓器，用于調(diào)整交流電壓波形。調(diào)試穩(wěn)定后再加入逆變驅(qū)動(dòng)部分（如圖3）以及Boost反饋調(diào)節(jié)部分（如圖4）。 圖3 圖4完成效果：仿真0.1S后，在示波器中可以看見(jiàn)如下波形。第一行是輸出波形，調(diào)制后可產(chǎn)生穩(wěn)定220V左右正弦波。第二行是逆變方波。第三行是Boost升壓經(jīng)反饋調(diào)整后得到波形穩(wěn)定在220V。6. 設(shè)計(jì)調(diào)試遇到的問(wèn)題及解決方法 在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)Boost升壓后波形始終不穩(wěn)定，始終處于上升狀態(tài)并且電壓偏低。請(qǐng)教指導(dǎo)老師后，修改了電路，減小了Boost電路中電感電容大小，并且將仿真時(shí)間稍作延長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)修改后的示波器顯示出穩(wěn)定220V波形。7. 總結(jié)體會(huì)及展望 通過(guò)這次仿真設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)并鞏固了許多電力電子技術(shù)知識(shí)，比如Boost升壓電路，閉環(huán)反饋系統(tǒng)，全橋逆變系統(tǒng)等等。在過(guò)程里，我們認(rèn)識(shí)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的困難，一個(gè)細(xì)小的參數(shù)往往可以對(duì)最后波形影響甚大。即使本次設(shè)計(jì)是軟件仿真，但在設(shè)計(jì)和調(diào)試中，從零開始一點(diǎn)一點(diǎn)完成了整個(gè)系統(tǒng)的仿真，并且每一個(gè)參數(shù)都經(jīng)過(guò)修改和推敲。在仿真中我們熟練掌握了Simulink的使用也發(fā)現(xiàn)Simulink功能強(qiáng)大，元件選取，線路修改，參數(shù)調(diào)試都非常方便。在以后的學(xué)習(xí)中一定可以運(yùn)用到Simulink。本次仿真設(shè)計(jì)中，我們也了解了仿真設(shè)計(jì)流程，為馬上就要到來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文答辯打下基礎(chǔ)。8. 參考文獻(xiàn) 1徐德鴻，馬皓，汪槱生.電力電子技術(shù).科學(xué)出版社,2006.2應(yīng)建平，林渭勛，黃敏超.電力電子技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社,2003.3陳堅(jiān).電力電子學(xué)電力電子變換和控制技術(shù).高等教育出版社,2002.4趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ).清華大學(xué)出版社,1995.5何希才,江云霞.現(xiàn)代電力電子技術(shù).國(guó)防大學(xué)出版社,1996.