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恩智浦大赛——智能型能源并网逆变器——交流贴

菜鸟
2009-11-20 10:59:38    评分
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    

菜鸟
2009-11-20 11:02:34    评分
2楼

希望大家批评指正,共同学习,共同探讨!


菜鸟
2009-11-20 11:05:05    评分
3楼
不错,实事求是。想法很好,希望你能再接再励。

菜鸟
2009-11-20 11:12:56    评分
4楼
智能型能源并网逆变器,我顶你!

很有潜力,力挺!

必须顶起!

菜鸟
2009-11-20 12:08:56    评分
5楼
"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。"樓主第一句我非常贊同。

菜鸟
2009-11-20 18:22:04    评分
6楼
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

菜鸟
2009-11-20 19:58:16    评分
7楼
在太阳能发电的带动下 智能型能源并网逆变器、控制器都很有发展潜力。

菜鸟
2009-11-22 12:15:31    评分
8楼

楼主你好,我们参加了今年的全国大学生电子设计大赛,并完成了A题:光伏电池并网发电模拟装置。看了你们的视频和文字,结合我们的方案及实践,对楼主提出一些建议及疑问。
简单介绍下题目的要求:具有最大功率点跟踪(MPPT)功能,具有频率跟踪,相位跟踪功能,具有输入欠压保护功能,输出过流保护功能以及相关的效率,波形失真度要求。

首先,关于频率跟踪,我们构造了使用了运放的过零检测电路,但由于电路的一些干扰,采集的信号不是很规则的方波,造成控制器调整频率较高,电路波动较大,误差达到1Hz,而楼主在这方面只简单的提到了软件滤波,我觉的这是不够的。至于相位跟踪,我们打算利用过零点的出现时间来调整pwm控制信号的延时,时间问题我们没有做。不知楼主的锁相环是如何实现的?
过流,过压保护仅靠软件实现安全性如何,楼主验证过吗?

至于逆变后的波形,我们的THD为7%,逆变效率不是很高,楼主在关键的效率和滤波这块,打算怎么实现?倍频pwm倍频实际效果如何?(之前我们同样用过matlab做过相关模拟,效果同样不错)
最后对于控制器的选型,楼主既然认为pwm倍频技术是关键,对于LPC2930中PWM模块的功能描述还没有详细资料?
楼主对于逆变器功能如何实现讲的不多?这方面的技术介绍网上也不少,希望你们能做出自己的创新。


院士
2009-11-22 13:27:58    评分
9楼

加点分,鼓励鼓励~~~


菜鸟
2009-11-23 18:29:55    评分
10楼

      看了“智能型能源并网逆变器”的介绍和楼上完成过“光伏电池并网发电模拟装置”的网友的帖子,特别是楼主提出“做学术的要实事求是”,我觉得这种态度非常好。项目也有一定的意义,提几个问题商榷一下:
      1、目前光伏并网逆变器的产品、报道和论文都有不少,基本上都是采用MCU数字控制的,效率一般都超过80%。你们计划设计使“每个逆变器节约10%~20%的电能”,恐怕是非常非常难实现的目标,有什么具体的措施吗?
      2、LPC2930内置的PLL不可能支持你们的设计。LPC2930的用户手册(UM10316,LPC29xx  User manual)在2009年5月已经在网上发布,NXP和国内一些网站都提供了下载。楼主说“LPC2930中PWM模块的功能描述还没有详细资料”,估计没有看过LPC2930的用户手册就开始设计了,这太莽撞了。而且就算PLL可以这么用,由于ARM内核的运行特性,也不见得对并网运行有帮助,建议详细阅读手册后修改这部份设计。
     3、目前常见的光伏并网逆变器设计,DC/DC和DC/AC都是分二步进行的,建议研究一下能不能把它们合二为一。如能成功,省去一级功率有源器件的功耗、电感的铜耗和铁耗,会使效率有相当的提高。
     4、家用或小型的光伏并网逆变器的前途我觉得并不乐观。如果有大量的家用光伏并网逆变器挂在大电网上,并且如楼主所说那样把大电网作为储能器,恐怕对大电网的干扰破坏要远多于贡献,大电网的管理者是要权衡利弊的。当然,独立的局部小电网和大型的光伏并网逆变又是另一回事了。


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