并网光伏发电控制系统研究与设计

【摘要】：过去的2014年,全球光伏产业呈回暖之势,受到政策驱动的影响,光伏市场中心迅速东移,中国成为全球光伏市场的领军国家。按照中国现在的能源和环境现状,我国急需发展清洁能源来完成能源的转型,光伏作为主要的清洁能源将发挥巨大的作用。我国在光伏普及的道路上做出了不少贡献,通过不断推出相应的法律法规,致力于发展光伏产业,这项措施极大促进了学者们对光伏发电技术进行研究和开发。本文首先在深入研究并网光伏发电技术的基础上,确定了并网光伏发电控制系统的总体方案。主要包括最大功率跟踪、SPWM生成方式以及参数计算。在最大功率跟踪方面确立了扰动观测法为MPPT的实现方法;在SPWM波生成方面,具体阐述了几种SPWM波生成的算法,最终为系统选择了规则采样法作为SPWM波的调制方法;在参数计算方面,主要对滤波电路的参数以及双环控制系统的PI参数进行了计算。最后对最大功率跟踪环节以及并网环节进行了建模和仿真,通过仿真结果验证了理论分析以及参数计算的正确性。其次本文详细阐述了系统硬件和软件的设计过程。硬件部分的设计主要包括逆变模块驱动电路、SPWM信号处理电路、以TMS320F28335为核心的控制电路和电流/电压检测电路等,其中逆变模块驱动电路逻辑关系的设计以及电流/电压检测电路中参数的设计是这部分的重点。而最大功率跟踪、三相并网控制、电参量采样、串口通信以及上位机界面则由软件部分实现。在结合软硬件设计后对系统进行调试和运行,初步达到了研究的目的,为并网光伏发电控制系统的设计提供了一套解决方案。 【关键词】：光伏发电 SPWM 逆变 并网
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM921.5
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景与意义8
• 1.2 光伏发电的发展现状8-9
• 1.2.1 国内光伏发电的发展现状8
• 1.2.2 国外光伏发电的发展现状8-9
• 1.3 并网光伏发电控制系统9-10
• 1.3.1 并网光伏发电系统介绍9-10
• 1.3.2 并网光伏发电的关键技术10
• 1.4 论文的主要内容10-11
• 1.5 本章小结11-12
• 第二章 并网光伏发电控制技术研究12-30
• 2.1 并网逆变器的拓扑结构12-13
• 2.2 最大功率跟踪控制技术13-17
• 2.2.1 光伏阵列的数学模型13-14
• 2.2.2 光伏阵列的输出特性14-15
• 2.2.3 最大功率跟踪方法15-16
• 2.2.4 实现MPPT功能主电路的选择16-17
• 2.3 DC/AC变换器主电路的选择17-18
• 2.4 SPWM调制方法18-21
• 2.5 输出滤波器的设计21-24
• 2.6 双环控制系统的设计24-29
• 2.6.1 电流内环24-28
• 2.6.2 电压外环28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 并网光伏发电控制系统的建模与仿真30-33
• 3.1 最大功率跟踪仿真系统30-31
• 3.1.1 模型的搭建30
• 3.1.2 仿真结果及分析30-31
• 3.2 三相并网仿真系统31-32
• 3.2.1 模型的搭建31
• 3.2.2 仿真结果及分析31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 并网光伏发电控制系统的硬件设计33-48
• 4.1 并网光伏发电控制系统总体硬件设计33
• 4.2 主控电路的设计33-39
• 4.2.1 TMS320F28335功能介绍33-36
• 4.2.2 TMS320F28335最小系统36-38
• 4.2.3 TMS320F28335供电电路38
• 4.2.4 PWM输出信号处理电路38-39
• 4.3 逆变及驱动电路的设计39-42
• 4.3.1 逆变模块的选取39-40
• 4.3.2 逆变模块驱动电路的设计40-42
• 4.4 电流电压检测电路的设计42-47
• 4.4.1 LTSR 6-NP电流传感器介绍42-43
• 4.4.2 VSM025A电压传感器介绍43-44
• 4.4.3 LTSR 6-NP型霍尔电流传感器测量电路图44-45
• 4.4.4 VSM025A型霍尔电压传感器测量电路图45
• 4.4.5 A/D采样信号处理电路图45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 并网光伏发电控制系统的软件设计48-56
• 5.1 系统软件设计48-54
• 5.1.1 主程序模块48-49
• 5.1.2 最大功率跟踪子模块49-50
• 5.1.3 三相并网控制子模块50-51
• 5.1.4 SPWM生成子模块51-52
• 5.1.5 A/D采样子模块52
• 5.1.6 SCI通信子模块52-54
• 5.2 上位机设计54-55
• 5.2.1 主控界面设计54
• 5.2.2 监控界面设计54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 系统调试与结果分析56-64
• 6.1 系统的调试56-61
• 6.1.1 系统的硬件调试56-59
• 6.1.2 系统的软件调试59
• 6.1.3 系统的测试平台59-61
• 6.2 实验结果与分析61-63
• 6.3 本章小结63-64
• 第七章 总结与展望64-66
• 7.1 总结64-65
• 7.2 展望65-66
• 攻读硕士期间发表的论文66-67
• 参考文献67-70
• 附录一 系统各部分原理图70-72
• 附录二 系统各部分PCB板实物图72-73

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