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随着国家国防实力的提升和军费投入力度的加大,我国的国防建设必将步上一个新的台阶。对于现有条件暂不能实现电网架设的边防海岛、偏远山区,急需一种能够持久稳定供电的电源设备。同时,在传统能源煤、石油、天然气等日益枯竭的今天,新能源的开发和研究已成为学术的热点。太阳能是一种清洁无污染、储量巨大、最具开发和利用前景的可再生能源。基于上述考虑,本人所在课题组经过探索和实践,研发了一种3KW光伏控制逆变一体机,能够很好的解决上述问题,有很重要的现实意义。
本文首先研究了太阳能光伏控制逆变系统的拓扑结构及实现方式,对设计时所涉及的太阳能光伏发电原理,DC/DC电路原理及逆变电源技术进行了介绍,重点阐述了BUCK电路原理和全桥逆变电路原理以及MPPT控制技术。然后对系统的总体设计方案进行了全面的描述,提出了一种控制逆变一体机双核心(双CPU)控制机制,即由单片机PIC18F97J60对降压电路进行控制,单片机DSPIC33FJ64GS606对单相全桥逆变电路进行控制。同时双CPU之间实现了工作状态的互相监测,智能通信,现场数据共享等机制。为系统的安全考虑,设计了比较完善的系统安全保护机制,包括关键安全参数的双CPU共采集机制,功率电路灾难性故障的自锁保护以及主功率电路安全启动机制,使所设计的系统能够适应边防哨所的无人值守工作。接下来文章采用较大篇幅对DC/DC电路设计和逆变电路设计进行了系统性的介绍,给出了详细的硬件原理,包括电路工作方式的选择,工作参数的选择以及关键器件的选型。最后,介绍了利用Saber软件进行系统仿真的过程,验证了系统建模和设计的正确性。通过实际硬件电路调试,得到了实验结果,给出了实验波形,并进行了PCB版图及实物图的展示,对设计进行了总结和展望。样机目前已研制成功,各项参数均达到了预期目标,量产前期的准备工作已基本就绪。