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摘 要

本次设计主要针对采用反激电路为核心电路升压电路的光伏并网微型逆变器，反激电路升压后的直流经过逆变输出符合电网标准的交流电。主要的电路借助Matlab软件进行仿真和理论验证。

本文对微型逆变器的拓扑结构进行了分析，对比了常见的几种电压变换拓

扑和全桥逆变电路的选取。对RCD钳位电路和有源钳位电路进行了对比和选取，并介绍了单端反激电路的三种工作模式、交错反激电路的三个工作状态以及脉冲调制的方法。

在对比分析的基础上，选择了交错反激电路作为微型逆变器的核心电路，并对仿真中用到的参数进行了计算选取，主要包括原边励磁电感的选取，脉冲占空比的选取以及线圈变比的确定。

为了输出满足并网要求的电压，在仿真中本设计采用了SPWM脉冲触发开关管，保证滤波后输出与电网电压同频同相的正弦电压，并进行了模拟并网，分析了并网之后的电路谐波率。

关键词：微型逆变器；分布式光伏发电；反激变换电路；SPWM脉冲调制；Matlab仿真

Abstract

This design is mainly aimed at the photovoltaic micro inverter with flyback circuit as the core circuit boost circuit. After the boost of flyback circuit, the DC will pass through the inverter to output the AC that meets the grid convenience standard. The main circuit is simulated and verified by MATLAB software.

In this paper, the topology of micro inverter is analyzed and several common voltage variations are compared.The selection of converter topology and full bridge inverter circuit. This paper compares and selects RCD clamp circuit and active clamp circuit, and introduces three working modes of single ended flyback circuit, three working states of interleaved flyback circuit and pulse modulation method.

On the basis of comparative analysis, interleaved flyback circuit is selected as the core circuit of micro inverter, and the parameters used in simulation are calculated and selected, mainly including the selection of primary excitation inductance, the selection of pulse duty cycle and the determination of coil transformation ratio.

In order to output the voltage that meets the requirement of grid connection, SPWM pulse trigger switch is used in the simulation to ensure the output of sinusoidal voltage with the same frequency and phase as the grid voltage after filtering.The simulation of grid connection is carried out, and the harmonic rate of the circuit after grid connection is analyzed.

Keywords:Micro inverter; distributed photovoltaic power generation; flyback

converter; SPWM pulse modulation; MATLAB simulation.

目录

第一章绪论1

1.1设计的背景及意义1

1.1.1世界能源背景1

1.1.2选题意义2

1.2国内外研究现状3

1.3本设计研究内容4

第二章 微型逆变器核心电路设计6

2.1常见的DC/DC拓扑分析6

2.2反激转换电路的钳位电路分析9

2.2.1RCD钳位电路9

2.2.2有源钳位电路9

2.3交错并联反激电路10

2.4DC/AC拓扑选择11

2.5微型逆变器核心电路设计12

2.6SPWM驱动电路设计13

第三章 电路参数计算16

3.1励磁电感Lm计算16

3.2变压器匝数比计算17

3.3占空比计算17

3.4Mosfet选择18

3.4.1反激电路Mosfet参数计算18

3.4.2全桥电路Mosfet参数计算18

3.5整流二极管参数计算19

第四章 模型建立与仿真分析18

4.1仿真建立18

4.2仿真波形分析22

4.3并网可行性分析23

第五章 结束语27

5.1总结27

5.2不足与展望27

参考文献29

致谢30

附录A1并联交错反激电路硬件图31

附录A2全桥逆变电路硬件图32

附录A3微型逆变器硬件图33

第一章 绪论

1.1设计的背景及意义

1.1.1世界能源背景

人类社会从第一次工业革命开始步入现代化，一直发展至今，都是能源在提供有力的发展支撑。可以说，离开了能源，现代化社会将不复存在。十八世纪以来，我们消耗煤、石油、天然气等传统资源，在社会进步、文明发展等方面取得了巨大进步。人们的生活条件越来越好，对能源的需求也越来越大，在可预见的未来，有限的传统能源势必无法满足人类的需求，并且大肆的开采也对地球环境造成了不可挽回的伤害。

表1.1 传统能源储藏量及储采比

由表1.1中的数据可以看出，我们所依赖的不可再生能源储量已经捉襟见肘，如果再继续依赖下去，在一个世纪以内这些能源将会告罄。因此，不仅是为了贯彻可持续发展的理念，更是为了给子孙留下一个美丽的地球，寻找可再生的清洁能源来取代传统能源，已经成为势在必行的趋势。

世界范围内的过度能源开采与环境恶化让人们越来越意识到能源清洁的重要性，政府更是大力支持可再生能源产业的发展。光伏产业因为其清洁、可再生、高效率、美观等因素深受能源界人们的追捧。微型光伏逆变器正越来越为人们所接受。它体积小、易安装、易维护、高效率、低故障率等等优点显示出他巨大的发展潜力。

当前的世界各国，都已经投入了大量的人力物力去寻找可替代传统能源的可再生新型能源，主要的方向有太阳能、风能、潮汐能、核能、地热能、生物质能等。地热能、潮汐能和生物质能由于其特殊性，以人类目前的技术还无法大范围应用。核能虽然能满足人们的需求，但仅有少数先进国家掌握这项技术，并且由于其潜在的危险性以及历史上核电站泄露事故的警示，人们对他的发展还在观望。太阳能和风能因为他们的清洁、可再生、易获取等诸多优势，深受人们的重视，也是目前发展最快的两个方向。其中，太阳能也受到了全球各国的大力支持。

以美国、德国为首的西方国家对光伏产业的支持力度更是前所未有的。他们在制定未来可再生能源发展规划的同时，也出台了许多政策支持本国的光伏产业的发展。例如：美国政府对太阳能减税优惠法案的延长、对光伏产业调拨的补贴。英国对火电并网电价补贴削减并延期可再生能源衣服法案。日本推出了可再生能源效率和储能补贴，并大幅下调光伏收购价格。在政策的支持以及市场迅速的发展下，全球光伏装机容量每年在以超过30%的速度快速增长。

由于我国特殊的地理位置，风能仅能在西北等开阔地区加以收集利用，相比较来看，太阳能的收集就少了很多制约因素。并且我国是太阳能资源十分丰富的国家，全国超2/3的国土面积年均日照时间都在2000h以上，相当于17万亿吨的煤，具有很大的开发前景。我国对太阳能做出的“十二五规划”也表现出了中国政府大力发展太阳能的决心。规划强调了推广分布式发电系统，即充分利用现代建筑的屋顶，布置小型光伏发电装置，在城市工业园区、大型工业基地建立分布式光伏发电系统，实现用电自给自足，避免长距离输电造成损耗。在中西部开阔地建立大型光伏发电站，并结合风力发电，充分利用这些新型能源。后续的“金太阳工程”、“十万屋顶计划”、“百万屋顶计划”，更是为分布式光伏发电的发展提供了强有力的支持。

1.1.2选题意义

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