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小型风力发电系统正弦波逆变器设计

作者:时间:2011-05-04来源:网络收藏

摘要:为了提高输出电能质量,了高效、可靠、低成本的正弦波。主电路由推挽升压变换器和单相逆变桥组成,采用高频变压器实现电压比调整和电气隔离,降低了噪声,提高了效率、减小了输出电压纹波。功率开关管采用了RCVD缓冲电路,确保逆变桥安全工作。控制部分采用集成脉宽调制芯片SG3524和正弦函数发生芯片ICL8038实现正弦波脉宽调制(SPWM),简单可靠、易于调试。实验样机体积减小到传统的1/4,效率达到86%。实验结果表明输出电压波形失真度小于5%,在复杂的工况下实现了220 V/50 Hz的市电输出。
关键词:正弦波逆变器;;脉冲宽度调制;推挽电路;单相逆变桥

户用机的输出电压储存在24 V、32 V或48V等的蓄电池中,这就使许多交流电器无法直接配套使用。为了解决这一问题,就需要在小型风力发电中配置逆变器,将直流电变为220 v/50 Hz的交流电输出,以满足交流电器的需要。正弦波逆变技术在风力发电中是一个极其关键的技术,它承担着将直流电调制成稳压稳频的交流电直接供给负载或安全并联到交流电网的任务。由于小型风力发电系统使用的工况十分复杂,逆变器作为系统的最末一级变换装置,其品质的好坏直接影响整个发电系统的投资和性能。因此,正弦波逆变技术的性能直接决定着风力发电系统的推广和应用。

1 系统
1.1 系统构成及逆变器主电路
1.1.1 系统构成
小型风力发电系统逆变器主要组成包括:主电路、输入电路、输出电路、控制电路、辅助电源和保护电路,其基本结构如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179152.htm

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逆变主电路输入为直流电由蓄电池提供。输出电路一般包括输出滤波电路,对于开环控制的逆变系统,输出量不用反馈到控制电路,面对于闭环控制的逆变系统,输出量还要反馈到控制电路。控制电路的功能是按要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变开关管的导通和关断,从而配合逆变主电路完成逆变功能。在逆变系统中,控制电路和逆变电路具有同样的重要性。辅助电源的功能是将逆变器的输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。保护电路主要实现过压欠压保护、过载保护、过流和短路保护。
1.1.2 主电路
户用风力发电系统主要用户是西部偏远地区的农牧民,那里环境比较恶劣,技术条件相对薄弱。因此所选拓扑结构必须稳定可靠,技术相对比较成熟;考虑到那里的经济条件,拓扑结构也必须具有成本低、效率高的特点。综合考虑上述因素,主电路采用单向电压源高频环节逆变电路,该电路结构主要采用高频思想,省掉了体积庞大且笨重的工频变压器,降低了整个逆变电路的噪声,而且该电路具有变换效率较高、输出电压纹波小等特点。
它包括直流升压部分和直交变化两部分。其中直流升压部分为推挽电路结构,直交变化采用全桥逆变结构。主电路如图2所示。

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