电信学院毕业设计开题报告headcall
姓名专业电气自动化班级电气二班学号指导教师题目类型工程设计题目直流环节为Boost变换的单相光伏并网逆变器设计 一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）
1、技术背景
能源是人类不断发展和进步的动力，人类不断地从自然界探索和获取能源以满足以其生存和发展的种种需要，能源的利用水平映射出人类文明发展程度。但在传统的能源结构中，人类主要利用的一次能源是石油、煤炭和天然气等化石能源。这些化石能源经过人类数千年的消耗，能源危机已经展现在人类的面前。在21世纪初进行的关于世界能源数据的调查显示，石油的可开采量为39.9年，天然气可采量为61年，煤炭的可采量为227年。可见能源问题的紧迫性。随着社会的发展和人类生活水平的提高，现今使用的石油、煤炭和天然气等一次性能源开始短缺，出现了能源危机，人类急需新的可替代能源。太阳能作为一种清洁的可再生能源成为了国际社会公认的理想替代能源，而太阳能发电是太阳能的一个重要应用，各发达国家均投入巨资进行研究开发。 通过上述分析，在能源需求急剧增加而其他能源日益紧张的背景下，太阳能作为一种取之不尽的、无污
染的可再生能源已成为当今最热门的能源开发应用的课题之一，它也必将是21世纪最重要的能源之一。因此对光伏发电设计具有巨大应用价值和现实意义。
所谓逆变器，就是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ 正弦或方波）。应急电源，一般是把直流电瓶逆变成220V交流的。通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。 2、设计依据
该系统要求对太阳能电池发出的直流电进行逆变，以适应市电电网的需要。具体是将光伏阵列电压DC48V经过逆变，转换成AC220V、频率为50HZ、功率1KW。完成以上设计要求，主要采用电力电子技术中的单相桥式逆变器、以及工频变压器完成，在设计上完全依据以上要求选择合适的主电路、控制电路和保护电路。 3、设计目的和意义
逆变器是把直流电能转变成交流电（一般为220v/50Hz正弦或方波）。中小功率逆变器是户用独立交
流光伏系统中重要的环节之一，其可靠性和效率对推广光伏系统、有效用能、降低系统造价至关重要，因而各国的光伏专家们一直在努力开发适于户用的逆变电源，以促使该行业更好更快地发展。本论文根据光伏发电并网系统的特点，设计一台额定功率为1000W的微型光伏发电并网逆变器。
毕业设计和毕业论文是本科生培养方案中的重要环节，学生通过毕业设计可以在老师的指导下学会综合性地运用大学期间所学的知识去分析和解决问题的方法，。毕业设计在培养大学生探求真理，强化社会意识，进行科学研究的基本训练，提高综合实践能力与综合素质方面，具有不可替代的作用，是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现，是培养大学生的创新能力，实践能力和创业精神的重要实践环节，在做毕业设计（论文）的过程中，学习的理论知识得到梳理和运用，它既是一次检阅，也是一次锻炼，还是一次真正的工程设计实战。
4、现状
钥匙胚逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。根据采用隔离变压器的类型，并网逆变可分为低频环节、高频环节以及非隔离型并网逆变低频环节并网逆变器采用工频变压器作为与电网的接口，因此存在体积和重量大、音频噪音大的缺点；而非隔离型并网在一些国家禁止使用，因此现在普遍采用直接挂在电网上运行的高频环节并网逆变器。
光伏发电系统中逆变器是非常重要的部件，决定着系统的效率以及输出电流波形的质量。逆变器的拓
扑有很多种，其中最常用的是全桥结构。为了降低光伏发电系统的成本，现在许多国家都在不遗余力的对高效逆变器进行研究。目前国际上一些知名公司的
逆变器产品整机效率已经可以达到93%~95%。
二、主要设计内容、设计思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程
1、设计内容
任务要求：（1）熟悉题目要求，通过查阅相关科技文献，初步拟定设计方案;
（2）对所选方案论证与确定、并进行技术经济分析；
（3）用1号图纸绘出详细的主回路电路图和控制电路图；
（4）对主电路电气装置及电器元件的选型要有简单的计算书；
（5）要有详细的硬件清单；
（6）编写控制软件（软件清单和框图）；
（7）详细的设计说明书；
技术指标：光伏阵列电压：DC48V
频率：50Hz
电压：AC220V
功率：1KW
频率误差：≤5%
电压误差：≤3%
玻璃加工工艺hdpe线性排水沟输出电流：THD≤5%
控制系统：以美国Microchip公司的PIC16F877作为控制核心。
2、设计方案与论证
（1）逆变器主电路设计
太阳能蓄电池一般是电压源，因此逆变器的主电路采用电压型。在与外网相联时，为电压型电流控制方式。在外电网停电时，独立运行为电压型电压控制方式。
已经进入实用的光伏并网逆变器回路方式主要有3种：工频变压器绝缘方式、高频绝缘变压器和无变压器形式。根据这3种回路方式，可以将现在的光伏并网逆变器的拓
水下光缆
扑结构分为3类，即工频变压器绝缘的单级拓扑结构、高频变压器绝缘的多级拓扑结构和无变压器的两级拓扑结构。本报告设计两种逆变器拓扑结构：工频变压器绝缘的单级拓扑结构、无变压器绝缘的两级拓扑结构，通过方案论证决定最终满足设计要求的最佳800W微型光伏发电并网逆变器设计方案。
方案一
采用工频变压器形式主电路设计的逆变器主电路如图1所示。
图1工频变压器形式逆变器主电路
这种工频变压器形式的逆变器是在单相电压型全桥逆变电路输出加一个变压器，然后并入电网。光伏发电的系统输入直流电压为48V，二极管VD的单向导通特性可以防止光伏发电系统断电后电流逆流。电容C1起到平波作用，使得直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。单相桥式逆变电路，共有四个桥臂，每个桥臂由一个可控器件和一个反并联二极管组成，功率器件为全控型开关器件。二极管起到反馈与续流的作用。把桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180o。单级式逆变器在逆变环节实现MPPT的功能，由于逆变电路产生的交流电压过低，需要变压器来升压，以达到合适的并网电压。
在本文设计的光伏并网系统中，太阳能光伏阵列输出的直流电压在48V。然后通过单相桥式逆变电路实现逆变，将直流母线的电压转换成正弦波电流，向电网输送功率，并在逆变环节实现最大功率跟踪控制的功能。控制芯片采用以美国Microchip公司的PIC16F877作为控制核心。
方案二
采用无变压器形式主电路设计的逆变器电路图如图2所示。
图2无变压器形式逆变器主电路
无变压器形式逆变器主电路由两级电路组成，DC-DC电路和DC-AC逆变电路。在DC-DC变换器中，Buck和Boost电路的效率最高，而效率对于光伏并网逆变器是非常重要的，所以在此升压部分选择Boost电路，Boost电路负责最大功率跟踪控制并把太阳能光伏阵列的输出电压升高至某一数值，确保逆变部分输入电压的稳定和降低损耗。。DC-AC部分仍采用单相桥式逆变电路，桥式逆变电路共有四个桥臂，每个桥臂由一个可控期间和一个反并联二极管组成，二极管起到反馈与续流的作用；功率器件为全控型开关器件。把桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180o，将直流电逆变为合适的交流电，输出与电网同频同相的电流。
在本文设计的光伏并网系统中，太阳能光伏阵列输出的直流电压在48V，经Boost 电路升至合适值，并实现最大功率跟踪功能。然后通过单相桥式逆变电路实现逆变，将直流母线的电压转换成正弦波电流，向电网输送功率。控制芯片采用以美国Microchip 公司的PIC16F877作为控制核心。
方案比较与选择
工频变压器形式逆变器优点：由于只有一个环节，结构简单，效率高；采用工频变压器进行绝缘和变压，具有良好的抗雷击和消除尖波的性能。缺点主要有：为了追求效率、减少空载损耗，工频变压器的工作磁通密度选的比较低，因此质量大，约占逆变器的总质量的50%左右，逆变器外形尺寸也比较大；系统需要较高的直流输入，提高了系统成本；对最大功率点的跟踪没有设立独立的控制操作，使得系统可靠性降低、音频噪
竹制品加工
