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基于DSP的小功率光伏并网控制系统的研究

关注热度:82   来源:新能源学术论文  作者:蔡曼曼
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【摘要】:随着能源的匮乏和环境的恶化,可再生能源备受青睐。其中,太阳能具有资源丰富、清洁环保、可大规模开发的优点,成为各国关注的焦点。光伏发电就是其中主要的利用方式之一。光伏并网逆变器作为光伏发电系统的重要装置,其拓扑结构和控制算法成为光伏发电应用领域的研究热点。 本文以光伏并网逆变器为研究对象,从逆变器的拓扑结构、逆变并网控制、最大功率点跟踪(MPPT)三方面开展了研究,设计了以DSP28335为主控芯片的500W单相光伏并网逆变器。该逆变器的硬件部分主要由采样电路、驱动电路、控制电路和功率电路组成。针对单级式输出功率低、抗干扰能力弱等缺点,设计了两级式无隔离逆变器拓扑结构。在此基础上,本文提出了变步长扰动观察法的MPPT算法,并利用MATLAB进行了建模仿真,通过与恒压法、电导增量法、扰动观察法的比较,发现变步长扰动观察法能够根据前后功率的变化实时调整步长,快速跟踪最大功率点,克服了传统算法在最大功率点产生误判和振荡的缺点,改善了传统光伏发电易受温度、光照等因素影响的现象。同时,针对并网电能质量差、开关损耗大的问题,采用基于SPWM的电压电流双环控制算法,实现了同频同相的并网。 通过软硬件的结合,制作了一台500W光伏并网逆变器。基于该逆变器搭建了实验平台,分别采用遮蔽法和双环控制进行了MPPT和并网实验,实验数据验证了逆变器结构设计和控制策略的合理性,且能稳定可靠地运行。
【关键词】:光伏发电系统 并网逆变器 最大功率点跟踪 双环控制
【学位授予单位】:华东交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM464;TM615
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-8
  • 主要符号说明8-9
  • 第一章 绪论9-17
  • 1.1 研究背景及意义9-11
  • 1.2 国内外光伏发电的研究现状11-13
  • 1.2.1 国外光伏发电的研究现状11-12
  • 1.2.2 国内光伏发电的研究现状12-13
  • 1.3 并网逆变器的研究现状13-15
  • 1.3.1 最大功率点跟踪技术的研究现状13-14
  • 1.3.2 并网控制技术的研究现状14-15
  • 1.3.3 并网逆变器中 DSP 应用的研究现状15
  • 1.4 论文的主要研究内容15-17
  • 第二章 并网逆变器的拓扑结构及最大功率点跟踪17-29
  • 2.1 并网逆变器的拓扑结构17-19
  • 2.2 最大功率点跟踪19-28
  • 2.2.1 常用的最大功率点跟踪算法19-25
  • 2.2.2 改进的变步长扰动观察法25-28
  • 2.3 本章小结28-29
  • 第三章 并网逆变器的硬件电路设计29-45
  • 3.1 技术要求29-30
  • 3.2 控制电路设计30-31
  • 3.3 采样电路设计31-37
  • 3.4 驱动电路设计37-42
  • 3.4.1 IGBT 驱动电路的整体设计37-38
  • 3.4.2 芯片 2ED020I12-F2 简介38-40
  • 3.4.3 驱动电路分析40-42
  • 3.5 功率电路设计42-43
  • 3.6 本章小结43-45
  • 第四章 并网逆变器的软件设计45-56
  • 4.1 系统的主程序45-46
  • 4.2 A/D 采样子程序46
  • 4.3 SPWM 子程序46-48
  • 4.4 MPPT 子程序48-49
  • 4.5 双环并网子程序49-52
  • 4.6 软件开发环境52-55
  • 4.6.1 Code Composer Studio 开发环境的简介52-53
  • 4.6.2 Altium Designer 的开发环境简介53-55
  • 4.7 本章小结55-56
  • 第五章 实验研究56-62
  • 5.1 实验设备56-59
  • 5.2 实验方案59
  • 5.3 实验及结果分析59-61
  • 5.3.1 MPPT 实验59-60
  • 5.3.2 采样实验60
  • 5.3.3 驱动实验60-61
  • 5.3.4 并网实验61
  • 5.4 本章小结61-62
  • 第六章 总结与展望62-64
  • 6.1 总结62
  • 6.2 展望62-64
  • 参考文献64-68
  • 附录 A MPPT 程序68-72
  • 附录 B PWM 程序72-75
  • 附录 C 相位追踪程序75-76
  • 附录 D 并网逆变器的 PCB 图76-78
  • 个人简历 在读期间发表的学术论文78-79
  • 致谢79-80


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关键词: 光伏发电系统

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