ZR-JX08型 太阳能逆变电源教学实验台

一、实训台功能：
电源逆变器是太阳能电站中的关键部位件,对其研究十分重要,我公司在现有太阳能实训台基础上又推出此款逆变电源实训台，主要将太阳能离并网逆变器的作业原理以教学的形式展示在实训台上, 其即是应用设备又是教学演示装置,学员经过对此设备的理解, 基础上掌控把握逆变器的原理与应用。该实训台主要采用两部分构成：
1、专业的太阳能逆变系统(大于1000W)
2、太阳能逆变系统的教学及演示电子回路装置
二、太阳能并网逆变器原理及特别点：
新能源并网发电是太阳能发电走向可持续发展的必由之路，经过政府对功能源发电收购价格的扶持，促进环保绿色电力。
并网逆变器是并网发电系统的核心控制设备，它将太阳能电池发出的直线DC电力逆变交流AC电力*大限度馈送入电网。并网逆变器是应用美国TI公司DSP芯片作为控制部位件的数字信号处置整理。

二、特性：
逆变部分应用开关速度快、功耗小的智能IGBT(IPM)作为功率（W）器件。逆变变压器又是应用噪音小完全隔离型的，所以逆变器设定有了输出波动线失真小；动态特性好；逆变效率高的特性。
1、 控制部分是应用高速度的微处置整理器为核心的控制部位件，所以设定有了输出过载，输出高、低电压（V）保护动作快，抗干扰能力强，稳压精确度高等特性。
2、 输出短路保护，应用输出线路检验测试保护和模型块饱和压降检验测试等双重保护，从而大大提升短路保护的可靠性。（注：逆变器检验测试连续5次短路，将停止作业，直到手动开启。）
3、 逆变器输出部分装备有射频滤波器，使逆变器所带的负载免受高频谐波的干扰。
4、 显露部分是LCD+LED显露相集合的，经过操作面板就能很清楚的理解逆变器的运行状态。比如：光伏电池电压（V）、频率、市电电压（V）、频率等等功能数值全部能经过LCD显露屏显露。
5、 有各种报警功能，比如有市电停电报警，光伏电池欠压报警等等。
A.构成部分及技术原理
(1).单机逆变器由以下几个部位件构成：
·IGBT逆变支路
·逆变器输出变压器
·逆变器滤波电感和电容
·逆变器的驱动、控制电子回路
·逆变器温度（℃）传感器
(2).逆变器的（硬件电子回路）作业原理
①逆变全桥
应用（三相）全桥逆变器，目前选用的IPM模型块，直线DC电压（V）为600—740V，PWM波动线生成方法是矢量算法直接给出数字脉宽调制(DSPWM)信号。逆变全桥由二个IGBT构成。每个功率（W）模型块含有二个功率（W）单元，四个单桥构成全桥逆变电子回路；逆变驱动板含有一个开关电源，给主线路和驱动电子回路提供电源。
②．变压器线路
变压器是逆变器的关键器件，对交流AC的功能有重要的影响，所以变压器需特殊设计，由于逆变全桥线路是SPWM信号，所以含有直线DC分量，而工频变压器是按照基波50Hz正弦波设计，SPWM调制波作业时，就会发生变压器磁饱和，从而引起桥路过流或损坏，所以要在制作时在变压器设计中加大其漏感量，使铁芯之间有一个很小的气隙。然而降低了变压器效率，变压器铜损增大，--需提升铜线的重量，提升散热效果。输出变压器除了设定有滤波作用外，还设定有隔离的作用。同时该变压器还按照用户要求，升高或降低逆变器输出电压（V）。
③．滤波线路
逆变桥的输出波是SPWM高频波，经过LC滤波后成为标准正弦波，从效果解析，LC常数越大，正弦波就越好，但是带来了动态功能变差的问题，我们在变压器原边加LC滤波以便降低变压器直线DC分量和温升，三角接法是因为逆变器不能控制零序分量的问题，在变压器输出端接入交流AC电容，为了进一步滤掉高次谐波，降低波动线失真度。
④．消尖峰线路
电源变压器的漏感，其作用就象是与功率（W）晶体管集电极串联一个小电感。当晶体管中电流（A）关断时，这个漏感使得在集电极电压（V）波动线的正跳变沿上产生一个突增的尖峰，其电压（V）上升幅值可能超过2倍直线DC电压（V）。--为了消除漏感中的储能每半周中在晶体管集电极上损耗使集电极瞬时击穿情况，就必须多加消尖峰电子回路。如下图所示的电子回路在开关管关断的瞬间，有电流（A）流过电容C和二极管V，使发射极——集电极之间的电压（V）上升速度减慢，这样极间电压（V）的峰值降低，同时将电流（A）下降和电压（V）上升的时间交错开，避免出现较大的瞬间开关损耗，图中的电阻R用来在开关接通的瞬间，将电容C上电荷迅速放掉，并防止开关管集电极电流（A）的过分多加，二极管V在开关管关断时，将电阻R短路，提升电容C的电荷迅速放掉，并防止开关管集电极电流（A）的过分多加，二极管V在开关管开断时将电阻R短路，提升电容C的电压（V）吸收效果。
⑤．热温度（℃）开关
温度（℃）开关是为消除功率（W）管过热而设定的。该开关放置于功率（W）管模型块散热器上，一旦功率（W）管过热时，功率（W）管驱动信号被封锁，逆变器停止输出。当温度（℃）降到一定值时，逆变器可重新恢复作业。
(3).逆变器的（系统控制）作业原理
逆变系统应用美国TI公司DSP芯片,其包括的就地实时控制系统设定有很高的平稳性，其特别点如下：
①．电压（V）调节和锁相作用
逆变器电压（V）调节是应用快调和慢调两种方法，快调是控制芯片按照微处置整理传来的数值，依照本身的初始化命令将产生正相SPWM信号，经驱动帧测电子回路产生三相正弦波。慢调是CPU采样到电压（V）的改变率及频率的改变运算对比后，向控制芯片传送新的数值，来改写的调节电压（V），以达到输出电压（V）的平稳性。为了保证逆变器在随意时刻全部能同步并网,频率、相位等必须跟踪电网的频率相位的改变，其称之为锁相。锁相环是经过逆变器与电网频率和相位进一步运算对比而调节逆变器的频率和相位，我们的*小调节步距为0.02Hz所以实际输出频率为50Hz0．02Hz这一调节过程不会影响基准频率。
②．逻辑状态的帧测
a．内部处置整理总线的写入：
·直线DC电压（V）OK
·允许逆变
·同步调节命令
·锁相跟踪
b．逻辑状态信号写入
·控制电源正常
·时钟正常
·辅助电源正常
·模型块温度（℃）正常
·设定有逆变器的"停止"命令
·用系统停机
·实操操作面板停机
·控制器停机
③、直接控制器（DDC）的作业原理
a. 接收并存储微处置整理初始化命令和控制命令部分。它主要采用总线控制，地址/数值总线，暂存器。寄存器及24位初始化寄存器，以上是以控制字的形式来完成。在作业之前，首先实行初始化，即从CPU向寄存器写入控制字，实行系统功能数值设定。
b. 从内部ROM中读取及产生SPWM调制波动线部分，它由地址发生波动线ROM及控制逻辑包括。由于调制波动线关于90。，180。，270。对称，所以ROM中存有0~90。的波动线瞬时值，由地址发生器的信号直接从波动线ROM中读取波动线数值，然后经过相位控制逻辑，把它构成0~360。的完整波动线和三相波动线，而不需要微处置整理器的帮助。
c. 三相输出控制电子回路：变相输出控制电子回路，又由脉冲取消和脉冲延时电子回路包括。脉冲取消电子回路用来将脉冲宽度小于取消的脉冲去掉。延时电子回路保证死区间隔。
d. 纯正弦波的数学模型 X（t）=A ( sin (ωt ) )
1.并网电源

2.单独逆变器
三、太阳能逆变系统的教学及演示装置
（离网逆变系统）
逆变器也称逆变电源，是经过半导体功率（W）开关的开通和关断作用，把直线DC电能转变成交流AC电能的一种变换装置，是整流变换的逆过程，是太阳能、风力发电中的重要部位件。
逆变器系统是应用单片机控制正弦波输出的逆变电源，它以48V直线DC电源作为写入，输出220V、50Hz、的正弦波交流AC电，以适用高校教学演示和电子实训测量试验的需求。该电源应用推挽升压和全桥逆变两级变换，前后级之间完全隔离，应用单片机数字化SPWM控制方法，采样直线DC母线电压（V）做电压（V）前馈控制，同时采样电流（A）做反馈控制；在保护上，设定有写入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等多重保护功能电子回路，增强了该电源的可靠性和安全性
单元系统功能：
将太阳电池结合套件产生的直线DC电或者蓄电池释放的直线DC电转化为负载需要的低压交流AC电。设定有写入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等多重保护功能电子回路，增强了该电源的可靠性和安全性。
单元系统功能数值：
● 规格限定写入电压（V）46.5-50.5V；
● 规格限定输出电压（V）220V±10%、50Hz±1Hz、/三相220V±10%、50Hz±1Hz；
● 规格限定功率（W）：1KVA；
● 输出功率（W）因数：≥0.80（感性负载、容性负载）；
● 逆变效率：≥80%；
● 电压（V）调节率：线性负载≤3%，非线性负载≤5%；
系统单元主要测量试验点：
● 开关管栅极漏极波动线； ● 蓄电池欠电压（V）测量；
● 蓄电池保护点测量； ● 升压变压器次级整流电压（V）；
● 单片机作业电压（V）的测量； ● 单片机SPWM驱动脚波动线测量；
● 全桥驱动器输出波动线测量； ● 母线电压（V）输出波动线（有效值、峰值）测量；
● 母线电压（V）输出频率测量； ● 母线前馈电压（V）电流（A）收集测量。
单元系统主要实训：
● 逆变原理实训（集合试验箱上电子回路原理图、测量试验点、显露仪表和原理）；
● 逆变过载保护实训（集合试验箱上电子回路原理图、测量试验点、显露仪表和原理）；
● 逆变器与市电互补实训（集合试验箱上电子回路原理图、测量试验点、显露仪表和原理）；
● 逆变器欠过压等保护实训（集合试验箱上电子回路原理图、测量试验点、显露仪表和原理）。
（并网逆变系统）
大规模光伏/风能并网发电是充分运用太阳能/风能的一种有效方法，在并网发电的应用中，要防止孤岛效应，经过防止孤岛效应以保证PV系统的安全性和平稳性。
试验单元适用并网逆变器的防孤岛保护功能试验、过载保护功能试验、过流保护试验、直线DC分量试验、逆变器功率（W）测量试验、并网电流（A）谐波试验，电网故障是并网逆变器作业功能检验测试必不可少的检验测试工量具。
单元系统功能：
● 将太阳电池结合套件产生的直线DC电或者蓄电池释放的直线DC电转化为负载需要的低压交流AC电，设定有写入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等多重保护功能电子回路，增强了该电源的可靠性和安全性；
● 模仿交流AC用电设备谐振，有效精确检验测试并网逆变器防孤岛效应保护功能；
● 检验测试各种情况下交流AC逆变器的作业效率、输出功率（W）及带载能力；
● 模仿各类作业环境，检验测试逆变器在各种环境下的作业功能状况；
● 整机应用电子电子回路控制，设定有温度（℃）过热自动断开保护功能。
● 准同期自动并网功能。
单元系统功能数值：
● 规格限定输出电压（V）220V±10%、50Hz±1Hz、/三相220V±10%、50Hz±1Hz；
● 规格限定功率（W）：1KVA；
● 输出功率（W）因数：≥0.80（感性负载、容性负载）；
● 逆变效率：≥80%；
● 电压（V）调节率：线性负载≤3%，非线性负载≤5%。
单元系统主要测量试验点：
● 开关管栅极漏极波动线； ● 蓄电池欠电压（V）测量；
● 蓄电池保护点测量； ● 升压变压器次级整流电压（V）；
● 单片机作业电压（V）的测量； ● 单片机SPWM驱动脚波动线测量；
● 全桥驱动器输出波动线测量； ● 母线电压（V）输出波动线（有效值、峰值）测量；
● 母线电压（V）输出频率测量； ● 母线前馈电压（V）电流（A）收集测量。
单元系统主要实训：
● 逆变原理实训（集合试验箱上电子回路原理图、测量试验点、显露仪表和原理）
● 逆变过载保护实训（集合试验箱上电子回路原理图、测量试验点、显露仪表和原理）
● 逆变器与市电互补实训（集合试验箱上电子回路原理图、测量试验点、显露仪表和原理）
● 逆变器欠过压等保护实训（集合试验箱上电子回路原理图、测量试验点、显露仪表和原理）