小型风力发电系统正弦波逆变器设计与实现

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1、·40·工业仪表与自动化装置2014年第4期小型风力发电系统正弦波逆变器的设计与实现赵玲霞，盛海龙(河西学院，甘肃张掖734000)摘要：针对小型风力发电系统设计了一种基于高频升压逆变电路的正弦波逆变器，与推挽逆变电路和全桥逆变电路相比，省掉了工频变压器，实现高功率密度逆变，减小了体积，减轻了重量，降低了成本。逆变主电路采用正弦波控制方式，可降低谐波，提高功率因数。控制电路以微处理器PIC16F877A为核心，在此基础上设计出一台2kW实验样机，实验结果表明该逆变器具有较高的效率，输入直流电压范围宽，

2、输出电压失真度较低。关键词：风力发电；高频升压逆变；正弦波控制；电压失真中图分类号：TM614文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)04—0040—03DesignandimplementationofsinewaveinverterinthesmallwindpowersystemZHAOLingxia，SHENGHailong(HexiUniversity，GansuZhangye734000，China)Abstract：Ahigh——frequencyboostinverter

3、ispresentedforthesmallwindpowersysteminthispa-per．Comparedwiththepush—pullinvertercircuitandfullbridgeinvertercircuit，thepowerfrequencytransformeriseliminatedtorealizethehighpowerdensityinverter，reducesthevolumeandweight，aswellascost．Atthesametime，thesi

4、newavecontrolmodeistobeusedforthemaincircuitofinverterinordertoreducetheharmonics，improvepowerfactor．Onthebasisofdesigna2kWprototype．Theexper-imentalresultsshowthattheinverterhashighefficiency，widerangeofinputDCvoltage，andlowoutputvoltagedistortiondegre

5、e．Keywords：windpowergeneration；high—frequencyboostinverter；sinewavecontrol；voltagedis—tortion0引言1小型风力发电系统的构成在小型风力发电系统中，对逆变器的要求很高。小型风力发电机组一般由下列几部分组成：风由于目前风力发电的成本较高，为了最大限度地利轮、发电机、调速和调向机构、停车机构、塔架及拉用风力发电，必须要求逆变器具有较高的效率；同索、控制器、蓄电池、逆变器等。时，该系统主要用于边远地区，逆变器还需要有高

6、可靠性。另外，小型风力发电一般采用蓄电池储能，而蓄电池的工作电压并不是绝对稳定的，其端电压的变化范围很大，如12V蓄电池，其端电压可在1O一图1小型风力发电系统结构框图16V之间变化，这就要求逆变器必须在较大的直流在图1所示系统中，由风轮带动发电机发电，交输入电压范围内正常工作，并保证交流输出电压的流电经AC—DC不可控整流及滤波后，变成直流输稳定。因此，合理地设计逆变器对于小型风力发电入到DC—DC控制器，为蓄电池组充电，然后经逆变系统的进一步推广应用具有重要意义。器将蓄电池储存的低压直流电(12V

7、、24V或48V)逆变成电压为220V、频率为50Hz的稳定交流收稿日期：2014—03—06电，供给负载。基金项目：河西学院2012年度青年教师科研基金项目(QN目前，对输出功率较大的小型风力发电系统一2012—16)作者简介：赵玲霞(1981)，女，甘肃省临洮人，讲师，专业为控制般都要设置一个卸荷负载，它的作用是当风速较高理论与控制工程。或蓄电池已充满且外部负荷很小时，要给风力发电2014年第4期工业仪表与自动化装置·41·机提供一个放电通道，来吸纳风力机发出的电能。变压器采用高频磁芯材料，因而体

8、积小、重量轻。文中逆变器主电路采用高频升压逆变电路。～2逆变器主电路设计高频升压逆变电路分为两级。前级为推挽升压2．1逆变器主电路方案选择电路，包括高频逆变、高频变压器、高频整流及滤波逆变器是将直流电转化为交流电。在中、小容电路等；后级为全桥逆变电路，实现工频逆变。工作量的逆变电路中，由于直流电压较低，故必须设计升原理如下：蓄电池的低压直流电经过高频逆变后变压电路。常用的主电路拓扑结构有推挽逆变电路、为高频交流电，又经高频变压器升压及高频整流滤全桥逆变电