基于DSP的太阳能无差控制光伏并网逆变器的设计

【摘要】：煤、石油、天然气等化石能源的大量开发及利用不仅造成环境日益恶化，并且这些一次能源可开采量已经越来越少，因而发展清洁干净的新能源已经势在必行。太阳能资源丰富，潜力巨大，无污染，是未来主要开发的新能源之一。世界各国对其中的光伏发电技术非常重视，而光伏并网逆变器是光伏发电技术的主要研究内容之一。数字信号处理芯片DSP的快速发展，使得光伏并网逆变器的控制算法得以实现。本文以TMS320F2812型DSP作为控制芯片，对2kW光伏并网逆变器进行了深入研究。 首先本文分析了光伏并网逆变器的研究背景及意义和国内外的发展现状，并且对逆变器的构成、类别、拓扑结构进行了相关论述。其次分析了非隔离型高频光伏并网系统的DC/DC、DC/AC电路的拓扑结构，对Boost升压电路和单相全桥逆变电路的工作原理作了稳态分析，然后针对本文所设计系统的容量及工作频率，理论分析计算得到Boost电路中储能电感、储能电容和单相全桥逆变电路中LC输出滤波器的滤波电感和滤波电容的参数值，为光伏并网发电系统主电路参数设计提供了理论依据。 随后本文对并网逆变器的选型原理等进行了详细介绍，在分析几种常用的输出电流控制算法后重点论述了电流内环采用基于功率前馈的无差拍控制的方法，建立了系统的无差拍控制数学模型。 确定了系统硬件主电路方案后，本文介绍了以TMS320F2812为控制器的硬件平台构成，包括对主功率模块、驱动电路、保护电路及过零点检测电路的设计原理分析。 【关键词】：太阳能 光伏并网 逆变器 DSP 无差拍
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.1.1 太阳能是可再生洁净能源的主角10-11
• 1.1.2 光伏发电的优点和存在的问题11
• 1.2 光伏并网发电的现状及发展11-15
• 1.2.1 并网发电是光伏发电的趋势11-12
• 1.2.2 全球光伏并网发电的现状与发展12-13
• 1.2.3 我国光伏并网发电的现状及发展13-14
• 1.2.4 我国并网发电亟待解决的问题14-15
• 1.3 本文的主要工作15-17
• 第二章 光伏并网系统结构和并网逆变器17-28
• 2.1 光伏并网的结构17-23
• 2.1.1 集中式结构17-18
• 2.1.2 交流模块式结构18-19
• 2.1.3 串型结构19-20
• 2.1.4 多支路结构20-21
• 2.1.5 主从结构21-22
• 2.1.6 直流模块式结构22-23
• 2.2 光伏并网逆变器的分类23-25
• 2.2.1 隔离型光伏并网逆变器24
• 2.2.2 非隔离型并网逆变器结构24-25
• 2.3 光伏发电并网系统的组成25-26
• 2.4 光伏并网系统的总体设计26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 单相光伏并网发电系统主电路的研究与设计28-39
• 3.1 直流变换（DC/DC）电路28-33
• 3.1.1 直流变换（DC/DC）电路结构28-31
• 3.1.2 Boost 电路的参数设计31-33
• 3.2 直流逆变(DC/AC)电路33-37
• 3.2.1 直流逆变(DC/AC)电路的拓扑结构33-34
• 3.2.2 直流逆变(DC/AC)电路功率器件的选取34-35
• 3.2.3 直流逆变(DC/AC)电路的参数设计35-37
• 3.3 系统主电路方案37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 光伏并网系统的控制策略39-53
• 4.1 最大功率点跟踪39-45
• 4.1.1 光伏最大功率跟踪的原理39-40
• 4.1.2 最大功率点跟踪方法的原理40-41
• 4.1.3 最大功率点跟踪方法的分析比较41-45
• 4.2 DC/AC 逆变器的控制策略45-50
• 4.2.1 DC/AC 逆变器控制策略的分析比较46-47
• 4.2.2 基于功率前馈的无差拍电流控制47-50
• 4.3 孤岛效应检测策略50-52
• 4.3.1 孤岛效应的不良影响50
• 4.3.2 孤岛效应检测策略50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 基于 DSP 控制系统硬软件设计53-62
• 5.1 控制芯片53-55
• 5.2 采样电路55-56
• 5.2.1 过零点检测电路55
• 5.2.2 电压检测电路55-56
• 5.3 驱动电路56-59
• 5.3.1 信号缓冲电路56-57
• 5.3.2 隔离放大电路57-58
• 5.3.3 保护电路58-59
• 5.3.4 驱动电源选取59
• 5.4 控制系统软件设计59-61
• 5.5 本章小结61-62
• 结论62-64
• 全文总结62
• 展望62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 附件68

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