摘 要

随着充电机的安装和新能源发电技术的大量推广，并网逆变器作为能量转换的器件，将承担起缓解全球能源短缺的重任，所以对逆变器的深入研究具有现实意义。

本文是以5kW并联逆变器为研究对象，借助Matlab仿真软件中的simulink系统仿真环境搭建5kW并网逆变器模型，进行参数设计和各功能的实现，通过虚拟示波器scope观察并网电流、电压波形，并实时监测并网频率。

论文主要是基于电动汽车充电桩的整流平台，实现并网逆变的的拓扑结构。本文分析研究了并网逆变器的组成元件和结构，各组成器件的选型和参数值设定，比较了开关管的控制方式和策略，以及基于DSP芯片的硬件结构的确定。

此次研究完成的并网逆变器的研究与设计的关键技术是开关管的控制。控制部分采用了双环控制，内部电流环，外部电压环的控制方法，通过对占空比的计算，产生PWM波形，控制开关管的开启和关断。此后通过Boost升压电路、全桥逆变、滤波电路、变压器交流升压等电路并网。

关键词：并网逆变器；DSP；Matlab仿真；双环控制

Abstract

With the installation of the charger and a large number of new energy power generation technology, grid-connected inverter as the energy conversion device, will assume the task of easing the global energy shortage, so the in-depth study of the inverter has practical significance.

In this paper, 5kW parallel inverter is used as the research object, and the 5kW grid-connected inverter model is built by simulink system simulation environment in Matlab simulation software. Parameter design and function realization are carried out. The virtual current, waveform, and real-time monitoring of grid frequency are measured by virtual oscilloscope scope. .

The paper is based on the rectifier platform of electric vehicle charging pile, and realizes the topology of grid connection. This paper analyzes the components and structure of the grid-connected inverter, the selection of the components and the setting of the parameter value, compares the control mode and strategy of the switch, and the hardware structure based on the DSP chip.

The research and design of the grid-connected inverter research and design of the key technology is the switch control. The control part adopts the control method of double loop control, internal current loop and external voltage ring. By calculating the duty cycle, PWM waveform is generated to control the opening and closing of the switch tube. After the Boost boost circuit, full-bridge inverter, filter circuit, transformer AC and other circuit and network.

Keywords: grid-connected inverter; DSP; Matlab simulation; double-loop control

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.1.1 电动汽车的发展现状 1

1.2 课题研究的目的和意义 1

1.2.1 课题研究的目的 1

1.2.2 课题研究的意义 2

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1 逆变器技术的发展历程 2

1.3.2 国外研究现状 3

1.3.3 国内研究现状 4

1.3.4 国内和国外研究现状比较 5

1.4 课题研究的内容 5

1.5 课题预期达到的目标 6

第2章 并网逆变器的总体结构和原理分析 7

2.1 逆变器总体结构设计 7

2.1.1 拓扑结构设计方案 7

2.1.2 系统结构框图 7

2.1.3 主电路拓扑接线图 7

2.2 逆变器基本结构分析 8

2.2.1 Boost直流升压电路 8

2.2.2 DC/AC逆变桥电路 9

2.2.3 DC/AC逆变桥电路改进方案 10

2.3 本章小结 12

第3章 并网逆变器参数设计 13

3.1 参数设计技术指标 13

3.2 Boost升压结构参数设计 13

3.3 LC滤波结构参数设计 17

3.4 本章小结 20

第4章 并网逆变器控制策略及仿真建模 21

4.1 PWM控制简单介绍 21

4.1.1 PWM控制基本原理 21

4.1.2 PWM波形的产生 21

4.2 逆变器控制方法 22

4.2.1 Boost升压电路控制方式 22

4.2.2 逆变桥控制电路 24

4.3 本章小结 25

第5章 仿真结果分析 26

5.1系统总体结构模型仿真 26

5.2 前端直流电源仿真 26

5.3 Boost升压电路仿真 27

5.4并网逆变后级电路仿真 28

5.5 本章小结 31

总结 32

致谢 33

参考文献 34

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

随着“节能减排”、“绿色出行”、“保护环境”等环保的理念越来越受到人们重视，电动汽车和光伏产业由于绿色清洁，迎来了行业发展的春天。而电动汽车充电桩的大量安装和光伏发电技术瓶颈的突破会使并网逆变器的使用变得更加频繁，所以面对此种情况，我们的研究对现实生活的发展是很有必要的。

1.1.1 电动汽车的发展现状

电动汽车可以被视作以电池为主要电源的所有车辆，是一个包括机械传动、电力电子、计算机控制等相关科学技术的跨领域合作的产品。汽车已成为当今人类社会交通的重要手段之一。汽车的发明被认为人类社会最伟大的发明之一，但随着人们生活水平的提高和对环保等问题的重视，传统汽车面临困境，化石燃料汽车的大量使用的同时使我们周围的环境受到严重污染，自然环境保护、资源匮乏、交通事故频发成为急需解决的社会问题^[1]。而电动汽车是解决环境恶化的福音，它的出现使现在棘手的问题得到解决，被人们视为21世纪可持续发展的道路交通工具。

电动汽车属于环境友好型车型，有利于解决环保问题，在城市中行驶时可实现零排放或极低排放。电动汽车是可以用与发电有关的一切能源作为能源的。因此电动汽车具有广阔的市场前景，大规模市场化可以降低人类社会对化石燃料的依赖，有利于改善世界能源结构，缓解全球资源短缺问题，让能源供给多样化。大部分国家在衡量电动汽车的前景后，纷纷制定了一系列符合各自实际情况的减免优惠政策促进电动汽车的发展和市场推广，如我国对电动汽车购买者实行车价购置说减免、免交燃油税、快速上车牌等优惠政策，对化石燃料汽车拥有者增加车辆年检费用、加收环保税等一系列限制政策，同时加大对科研经费的投入，加强电动汽车领域间的合作，等待电动汽车市场化进一步到来。优惠政策推动电动汽车行业快速向前发展，现如今电动汽车行业在国家倾力支持下已经身处发展的快车道。