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SVPWM算法在光伏逆变并网系统的研究与实现

关注热度:102   来源:新能源学术论文  作者:李明勇
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【摘要】:随着传统能源的日益枯竭,如何高效地利用太阳能已经成为一个研究方向。由于太阳能发出的电能是直流电,而生活用电却以交流电为主,设计可靠性强、效率高、性能好的光伏逆变并网系统对太阳能利用有着重要的价值。光伏逆变并网系统通常采用全桥逆变,控制全桥IGBT开通与关断的PWM信号可采用正弦波与三角波调制出PWM波或通过电压空间矢量SVPWM生成PWM波,两种方式各有优缺点。 本文根据光伏电池的特性,介绍了不同光照和不同温度下光伏电池的输出电压、电流的关系,并给出最大功率点跟踪的原理,阐述了恒电压法、扰动观察法和电导增量法等最大功率点跟踪方法。由于光照变化会引起光伏电池输出电压的变化,给出了DC/DC电路的设计原理,用于稳定直流母线侧的电压,并分析了BOOST升压电路和Cuk斩波电路的原理。 采用TI公司的DSP---TMS320F2812作为主控制器,设计了光伏逆变并网系统的硬件电路,包括主控制器电路及附属电路、死区延时与隔离驱动电路、逆变电路、滤波电路、显示与通信电路、信号采集电路、AD转换电路以及保护电路,各部分电路都给出了电路原理图,并给出了部分电路中元器件参数选择的方法和电路设计结构。 利用设计的硬件电路,编写了光伏逆变并网系统的控制程序,介绍SPWM调制和SVPWM的生成PWM波的原理,推导出如何在TMS320F2812中生成SVPWM波的方式,使得逆变器输出电压幅值、相位、相序频率与电网一致。此外,编写了变步长扰动观察法实现MPPT的算法;显示与通信、AD转换、系统保护等子程序均有介绍。利用MATLAB软件对DC/DC模块和光伏发电模型做了仿真研究,并通过实验测试设计光伏逆变并网系统的性能,仿真和实验测试结果表明,设计的系统达到预期的目的,对减少逆变侧谐波、提高太阳能利用率有一定意义。
【关键词】:光伏逆变 MPPT SVPWM DSP 并网
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM464
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-11
  • 1 绪论11-16
  • 1.1 课题背景及研究意义11-12
  • 1.1.1 我国的能源现状11-12
  • 1.1.2 光伏发电现状12
  • 1.2 国内外研究动态及水平12-14
  • 1.2.1 国外研究现状12-13
  • 1.2.2 国内研究现状13-14
  • 1.3 论文主要内容和结构安排14-16
  • 2 光伏电池与直流升压部分16-24
  • 2.1 光伏电池介绍16-17
  • 2.2 MPPT 介绍17-19
  • 2.3 DC/DC 模块介绍19-23
  • 2.3.1 BOOST 升压电路19-21
  • 2.3.2 Cuk 斩波电路21-23
  • 2.4 本章小结23-24
  • 3 光伏逆变并网系统硬件设计24-47
  • 3.1 主控制器 TMS320F2812 及附属电路设计24-27
  • 3.1.1 TMS320F2812 介绍24-25
  • 3.1.2 TMS320F2812 及其附属电路25-27
  • 3.2 死区延时与隔离驱动电路27-32
  • 3.2.1 硬件延时电路28-29
  • 3.2.2 TMS320F2812 内部死区延时模块29-31
  • 3.2.3 隔离驱动电路31-32
  • 3.3 逆变主电路32-35
  • 3.3.1 单相半桥逆变32-33
  • 3.3.2 单相全桥逆变33
  • 3.3.3 三相全桥逆变33-35
  • 3.4 滤波电路35-37
  • 3.5 显示与通信电路37-38
  • 3.5.1 LCD 12864 液晶介绍37
  • 3.5.2 通信电路37-38
  • 3.6 信号采集电路38-43
  • 3.6.1 电网电压信号采集和交流侧电流信号采集38-40
  • 3.6.2 光伏电池输出信号采集40-42
  • 3.6.3 直流母线电压信号采集42
  • 3.6.4 电网频率、过零检测与缺相信号检测42-43
  • 3.7 AD 采集电路43-44
  • 3.8 保护电路44-46
  • 3.8.1 过热保护44
  • 3.8.2 短路保护和过流保护44-45
  • 3.8.3 过压保护与欠压保护45
  • 3.8.4 缺相保护45
  • 3.8.5 孤岛检测45-46
  • 3.9 本章小结46-47
  • 4 光伏逆变并网系统的软件设计47-59
  • 4.1 PWM 波生成程序及其谐波分析算法设计47-55
  • 4.1.1 SPWM 介绍47-48
  • 4.1.2 SVPWM 介绍48-50
  • 4.1.3 采用 TMS320F2812 实现 SVPWM 的方式50-53
  • 4.1.4 光伏逆变并网系统交流侧谐波分析算法设计53-55
  • 4.2 改进扰动观察法的 MPPT55-56
  • 4.3 信号采集子程序56-57
  • 4.4 显示和通信子程序57-58
  • 4.5 本章小结58-59
  • 5 系统仿真和实验测试59-64
  • 5.1 DC/DC 模块仿真59-61
  • 5.2 光伏发电模型仿真61-62
  • 5.3 实验测试62-63
  • 5.4 本章小结63-64
  • 6 结论与展望64-65
  • 6.1 主要工作总结64
  • 6.2 研究展望64-65
  • 致谢65-66
  • 参考文献66-70
  • 附录 A 部分程序清单70-73
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录73
  • 参与的科研项目与获奖情况73-74


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关键词: 光伏逆变

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