家庭太陽(yáng)能發(fā)電及售電系統(tǒng)課件

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

太陽(yáng)能是未來(lái)最清潔、安全和可靠的能源，發(fā)達(dá)國(guó)家正在把太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用作為能源革命主要內(nèi)容長(zhǎng)期規(guī)劃，光伏產(chǎn)業(yè)正日益成為國(guó)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(shí)，這帶動(dòng)了我國(guó)光伏發(fā)電方面的發(fā)展，我國(guó)政府出臺(tái)了一些列的政策，如《金太陽(yáng)示范工程財(cái)政補(bǔ)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(jiàn)》等，為光伏發(fā)電的發(fā)展提供了有力支撐。其中，最具實(shí)際意義的是2014年6月初，國(guó)家稅務(wù)總局發(fā)布《關(guān)于國(guó)家電網(wǎng)公司購(gòu)買(mǎi)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目電力產(chǎn)品發(fā)票開(kāi)具等有關(guān)問(wèn)題的公告》規(guī)定自7月1日起，家庭分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目向國(guó)家電網(wǎng)公司售電，發(fā)票由供電部門(mén)開(kāi)具。同時(shí)，這帶動(dòng)了我國(guó)光伏發(fā)電方面的發(fā)展，我國(guó)政府出臺(tái)了一些列的二、系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

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(guò)Inverter/APFC模塊輸出220V交流電入網(wǎng)。項(xiàng)目亮點(diǎn)1.家庭供電系統(tǒng)太陽(yáng)能、電網(wǎng)、蓄電池能量雙向傳輸,實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”.2.太陽(yáng)能發(fā)電控制器模塊化、并聯(lián)設(shè)計(jì)二、系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)采用高頻鏈方案，先采用隔離型三、硬件電路設(shè)計(jì)反激繞組原理分析由于輸出電容上電壓為零，且電感上沒(méi)有存儲(chǔ)能量。那么啟動(dòng)初期開(kāi)關(guān)管勢(shì)必會(huì)在最大的占空比下工作，通過(guò)電感的電流不斷增大，不斷存儲(chǔ)能量且無(wú)法釋放，幾個(gè)周期后電感就會(huì)飽和。從而失去了對(duì)電流的抑制作用，形成很大的沖擊電流，甚至擊穿功率開(kāi)關(guān)管。因此對(duì)升壓電感增設(shè)一個(gè)反激繞組，與升壓電感耦合成反激變壓器完成啟動(dòng)工作。隔離升壓全橋(IBFBC)DCDC三、硬件電路設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(shí)際電路中隔離變壓器存在漏感Lr，各開(kāi)關(guān)管存在結(jié)電容C1-C4，假設(shè)其電容值均為CQ。由于沒(méi)有耦合關(guān)系，穩(wěn)態(tài)工作中漏感所存儲(chǔ)的能量無(wú)法通過(guò)變壓器傳送到輸出端。任何一對(duì)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，流過(guò)變壓器原邊的電流換向，流過(guò)Lr的電流不能突變，其與關(guān)斷開(kāi)關(guān)管的結(jié)電容發(fā)生諧振，在開(kāi)關(guān)管漏源極兩端會(huì)產(chǎn)生很高的尖峰電壓，從而損壞開(kāi)關(guān)管。有源鉗位原理分析實(shí)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(kāi)關(guān)器件進(jìn)行高頻脈寬調(diào)制，可以很好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求及對(duì)進(jìn)網(wǎng)電流的波形控制。另外，通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂撇呗钥刂平涣鱾?cè)進(jìn)網(wǎng)電流的波形，可以控制功率因數(shù)為所設(shè)計(jì)的任意值，達(dá)到交、直流側(cè)能量的雙向流動(dòng)的目的。非隔離型Inverter/APFC變換器采用全控型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行高頻脈寬調(diào)制，可以項(xiàng)目難點(diǎn)1.項(xiàng)目中的DC/DC升壓拓?fù)浣Y(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(shí)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(xiàng)目難點(diǎn)四、熱仿真分析及機(jī)箱設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)機(jī)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(yùn)用Icepak熱分析軟件根據(jù)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行熱仿真分析得到溫度分布云圖。通過(guò)在熱仿真過(guò)程中對(duì)各種結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)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(jì)對(duì)本次機(jī)箱散熱效果的影響。通過(guò)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(duì)原定機(jī)箱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并通過(guò)Icepak熱分析軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，證明熱分析在電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的可靠性。四、熱仿真分析及機(jī)箱設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)機(jī)箱內(nèi)部主要發(fā)機(jī)箱整體設(shè)計(jì)

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(qiáng)電板跟驅(qū)動(dòng)板組合的板子整體三維圖如圖機(jī)箱整體設(shè)計(jì)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(diǎn)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(lèi)型對(duì)流與傳導(dǎo)湍流模型湍流模型環(huán)境參數(shù)設(shè)計(jì)從圖中可以看出溫度的制高點(diǎn)還是在熱源表面，主要分布在由于未經(jīng)過(guò)任何機(jī)箱散熱設(shè)計(jì)，熱能大量積聚在機(jī)箱內(nèi)部，造成散熱不暢，機(jī)箱內(nèi)平均溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)允許閥值。通過(guò)前后兩個(gè)風(fēng)扇前來(lái)后推的方式，大大加快了機(jī)箱內(nèi)部氣流的流速，使機(jī)箱前后的風(fēng)速始終保持在相當(dāng)?shù)母叨?，同時(shí)使機(jī)箱內(nèi)部的風(fēng)速分布更加均勻。通過(guò)混合式風(fēng)道時(shí)使機(jī)箱的平均溫度下降了約40℃。未優(yōu)化的散熱模型混合式風(fēng)道散熱模型由于未經(jīng)過(guò)任何機(jī)箱散熱設(shè)計(jì)，熱能大量積聚在機(jī)箱內(nèi)部，造成散熱

從圖中可以看出風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)采用混合式風(fēng)道實(shí)現(xiàn)前推后拉方式，大大加快機(jī)箱內(nèi)氣流的流動(dòng)速度，使機(jī)箱前后氣流的分布更加的均勻；通過(guò)在側(cè)面加開(kāi)通風(fēng)窗口，實(shí)現(xiàn)了機(jī)箱內(nèi)外的對(duì)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(guò)仿真，選擇并確定最后的散熱片參數(shù)，長(zhǎng)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(jì)中電路結(jié)構(gòu)，使MOS管離風(fēng)扇距離為1cm，達(dá)到最好的散熱效果。從圖中可以看出風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)采用混合式風(fēng)道實(shí)現(xiàn)前推五、控制策略及仿真結(jié)果Park坐標(biāo)變換（2s/2r）靜止坐標(biāo)系中的空間矢量可以轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)五、控制策略及仿真結(jié)果220V工頻電壓在靜止坐標(biāo)系中是一個(gè)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(biāo)系中卻變成幅值310V、相位保持不變。在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，與電網(wǎng)電壓同相的并網(wǎng)電流分量對(duì)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(duì)應(yīng)著無(wú)功功率。家庭太陽(yáng)能發(fā)電及售電系統(tǒng)ppt課件家庭太陽(yáng)能發(fā)電及售電系統(tǒng)ppt課件圖中PLL鎖相環(huán)時(shí)刻檢測(cè)電網(wǎng)電壓的幅值和相角，為Park坐標(biāo)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(biāo)對(duì)象整定為典型I型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋閉環(huán)控制。家庭太陽(yáng)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(gè)正弦量；

由于PWM裝置存在延時(shí)。因此，逆變環(huán)節(jié)可以看作一個(gè)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(gè)主電路解耦模型

假設(shè)其中一個(gè)三相濾波器是通過(guò)三相線路電抗器進(jìn)行濾波和一個(gè)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(dòng)力學(xué)可以描述為將方程式從abc坐標(biāo)到靜止坐標(biāo)系變換，獲得如下公式：當(dāng)這些電氣量用采用空間矢量來(lái)表示時(shí)，獲得公式如下：主電路解耦模型假設(shè)其中一個(gè)三相濾波器是通過(guò)三相線路

將公式中的微分方程進(jìn)行拉普拉斯變換，就可以得到該系統(tǒng)在靜止坐標(biāo)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(jìn)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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為