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恩智浦大赛——智能型能源并网逆变器——交流贴
首先我觉得做学术的要实事求是,不拿那些很专业的词汇去吓唬人。能把我的作品用最通俗的语言让每一位读者理解其中的原理和创新,那么我的作品才是好的作品。
并网逆变器最常用在光伏发电。美国在太阳能光伏发电方面走在世界的前列。美国总统克林顿在1997年6月26日宣布了太阳能百万屋顶计划(Million Solar Roofs Initiative),准备在2010年以前,在100万座建筑物上安装太阳能系统。在美国家用光伏太阳能已经大规模应用,屋顶太阳能计划中,家庭所发电能如有结余则可以卖电给电网。相信不久后的中国也会迎来这样的一天。
现在市场上并网逆变器生产厂家参差不齐,本设计旨在探索一种能降低逆变器功耗和减小尺寸,让并网逆变效率更高,更安全可靠,成本更低的能综合运用于各种新能源的并网逆变器。
本设计的绿色体现在:
1. PWM脉宽调制波的产生:传统的PWM脉宽调制波采用模拟数字硬件电路搭建,电路调试复杂,输出正弦波形失真大。本设计采用倍频PWM技术,使得在开关管开关频率不变的情况下,输出正弦脉冲频率加倍,频率加倍则相当于原来正弦波是由1000个不同幅值的脉冲产生,现在由两千个脉冲产生,输出正弦电压的精度更高。脉冲频率高了,输出的滤波电感体积就会大大减小,这样更加有利于系统小型化。
2. 控制方法:传统的并网逆变器一般只有电压闭环控制,输出电流不能很好的跟踪电网电压,对电网造成很多谐波污染;本设计引入电压电流频率三环控制,使输出正弦电压能很好的跟踪电网电压,并网稳定运行。
3. 传统的逆变器体积大,功耗大;本设计采用恩智浦公司的LPC2930 MCU集成了丰富的外设接口和功能模块,使得原来的PWM脉宽调制波产生电路、D/A、A/D、锁相环电路,分频倍频电路都省去了。这样使系统硬件的复杂度大大降低,调试时间也就减少了。而且并网逆变器小型化能使得家庭使用更加方便。
本设计旨在探索,并网逆变器采用新的控制方法,实现输出正弦电压的精度高,而且能更好的跟踪电网电压;采用新的控制芯片,使系统小型化。本文硬件模块简单,已经搭建完毕,软件流程图设计完毕,下一步打算结合LPC2930内部功能模块来展开软件设计。相信不久的将来,我们能设计出小型化的高效率并网逆变器。
关键词: 恩智 大赛 智能型 能源 并网 逆变器 交流
你好!首先感谢你关心我们的作品。
1.倍频PWM技术如何工作请参见“演讲视频”中倍频PWM技术介绍的图片,与PWM技术原理相同,只是输出脉冲频率加倍(如果不清楚PWM波的产生原理,可以参见百度:http://baike.baidu.com/view/577800.htm?fr=ala0)。
2.你指的PWM精度,PWM是多少位,这个是要看我所选型的MCU(LPC2930)的PWM模块的精度,一般的单片机有16位的,由于LPC2930中PWM模块的功能描述还没有详细资料,我在这也不能妄自揣摩。如果你感兴趣,可以直接咨询恩智浦公司。
谢谢
1.倍频PWM技术如何工作请参见“演讲视频”中倍频PWM技术介绍的图片,与PWM技术原理相同,只是输出脉冲频率加倍(如果不清楚PWM波的产生原理,可以参见百度:http://baike.baidu.com/view/577800.htm?fr=ala0)。
2.你指的PWM精度,PWM是多少位,这个是要看我所选型的MCU(LPC2930)的PWM模块的精度,一般的单片机有16位的,由于LPC2930中PWM模块的功能描述还没有详细资料,我在这也不能妄自揣摩。如果你感兴趣,可以直接咨询恩智浦公司。
谢谢
你好,首先感谢你们对我们共同感兴趣的课题提出了宝贵的意见!
我看了2009NEC杯大学生电子设计竞赛题目A题光伏并网发电模拟装置(A题)
你们的模拟装置输入是60V的直流,输出是2V/50HZ的交流电压来模拟电网电压。
而本设计是输入24V电压,输出220V/50HZ交流电压。我觉得模拟和实际还是有较大差距。例如输出功率是最大的不同,你们的输出功率也就是几瓦,而实际的要做到几百瓦到千瓦,这样就涉及到要输出电流的大小,相应的器件选型和拓扑结构优化就会更加复杂。另外你们的输入是直流稳压电源,而实际的是不稳定的,输入需要经过一级DC/DC变换。
下面我对你们提出的问题给予答复:
1.由于去年恩智浦杯有人做了一个光伏发电的只是设计了DC/DC环节,而且其中涉及到MPPT,更由于时间原因,本设计只是侧重设计DC/AC环节。
2.LPC2930内部集成的10位ADC,并不是只靠软件实现,而是使ADC集成到MCU内部而已。
3.滤波的关键:你可能没看清楚。文中提到软件滤波并不是输出滤波,而是输入同步电压采集后滤波。目前输出滤波主要是先经过LC滤波后经过一个EMI滤波器,可输出质量较好的电压。已经在航空静变电源中使用,得到理想效果。
4.锁相环设计:我们的锁相环设计的最初想法是采用软件锁相环设计,由于时间原因和最初对MCU的PLL输入频率的不了解,现在采用CD4046锁相环芯片,将基准电压方波信号输入锁相环,由锁相环输出电路所需的时钟信号。
在锁相环的锁定状态下,该时钟信号频率为基准电压方波信号频率的450倍。该时钟信号经分频器实现450分频,所得信号作为锁相环的比较信号,将此时钟信号送入中断口。当检测到电压过零时,产生中断,在同步中断中,指向正弦表对应变量的指针复位到零。这样输出与电网电压同频率同相位的正弦波。
5.设计采用电压和电流双环控制,输出电流波形在理论上会有提高。
采用UC3854 PFC集成控制器,做功率校正,功率因数可达到0.99以上,THD<5%。
效率:我们没有做出实物在这就不谈效率了,仿真结果都是理想化的。
我对我没有做出实际的实物来供大家评析感到遗憾!请谅解我们由于时间仓促所留下的不足,在以后我们会不断完善。
最后,创新不只是创造新的东西出来,毕竟我们都是在现有的开关电源理论基础上去创造,我们只是探讨基于ARM平台如何去将逆变器小型化,并且提高逆变效率。
谢谢你提出的宝贵建议,我们会不断改进方案。非常感谢!
你好!
首先声明14楼的不是我们主员或者老师。我之前说的打个比方,的确用词不大严谨。但我觉得我还是会实事求是的。失败不要紧,要紧的是不知道自己怎么失败的,那么就会一败再败。
1. 您说的对,对于一个产品来说重要的是性价比,而不是什么理论上的最优。
2. 您说要把DC/DC和DC/AC合二为一,我也想了一下,如果把一个24V直流直接逆变,那么后面再加一个升压变压器,理论上就能实现合二为一。不知我理解的对吗?如果您方便把您做过这方面的经验之谈在这里很我们分享,我们会很感激。
3. 您是一名长期从事科研和产品开发的技术人员,还望您能多多指导,提出意见。
谢谢!
谢谢!
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