基于TMS320F2812的独立式光伏发电控制器的研究

【摘要】：能源是人类赖以生存和发展的基础,随着社会的进步,人们对能源的需求日益增长。而传统的煤、石油、天然气等不可再生能源不但储量有限而且会污染环境,因此,新型能源的开发已经是人类社会面临的主要问题。太阳能作为一种清洁、可再生、取之不尽的新型能源已成为21世纪的主导能源,而目前光伏发电是太阳能应用的主流方式,但光伏发电效率问题已是全世界需要共同解决的问题。 本文研究了一种基于TMS320F2812的独立式光伏发电控制器,该控制器主要集成了MPPT和SPWM算法,为了使光伏电池达到最大功率点,比较了几种常用MPPT算法的优缺点,并通过MATLAB对光伏电池以及MPPT算法进行建模分析,得到光伏电池加入MPPT算法后最大功率输出特性,通过比较温度、光照突变情况下扰动观察法和改进的电导增量法的波形输出特性,确定了改进的电导增量法作为MPPT算法；为了使系统简单稳定,选用单级可升压逆变器作为交流输出电路,该电路采用大电感、大电容的充放电达到升压的目的,并加入带有直通零矢量的SPWM算法,该算法也是基于此电路而设计的,通过改变直通零矢量的时间间隔可达到升压可调的目的。通过RS485总线与上位机建立连接,由上位机实时监控控制器的各个参数,并将所有参数信息显示在由C#编写的上位机软件上,该软件通过ADO.NET与SQLserver2008数据库进行数据连接,将所有数据保存在数据库中,便于以后查询分析。 通过仿真分析,本论文采用的改进的电导增量MPPT算法,能在外界环境发生突变的情况下迅速达到并稳定在最大功率点附近,提高了太阳能的利用率,采用的带有直通零矢量的SPWM算法使逆变器输出稳定可靠,而且加入上位机监控,节省了人工检修的成本,间接提高了光伏发电的效率。 【关键词】：光伏发电 控制器 MPPT TMS320F2812 SPWM 远程控制
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 国内外发展现状与不足13-15
• 1.3 本论文的主要工作15-16
• 2 独立式光伏发电系统组成16-30
• 2.1 太阳能电池16-18
• 2.1.1 太阳能电池的分类16-17
• 2.1.2 太阳能电池的基本原理17-18
• 2.2 蓄电池18-20
• 2.2.1 影响蓄电池寿命的因素19-20
• 2.2.2 蓄电池充放电特性20
• 2.3 控制器20-23
• 2.4 升压逆变器23-26
• 2.4.1 升压逆变器主电路23-24
• 2.4.2 升压逆变器控制方式24-26
• 2.5 远程监控26-28
• 2.5.1 C#语言和.NET framework26-27
• 2.5.2 SQL Server 2008和ADO.NET27-28
• 2.6 本章小结28-30
• 3 光伏阵列输出特性以及MPPT算法研究30-50
• 3.1 光伏阵列输出特性30-35
• 3.1.1 光伏阵列基本特性30
• 3.1.2 建立光伏阵列等效电路30-31
• 3.1.3 光伏阵列模型搭建及仿真31-35
• 3.2 最大功率点跟踪算法分析及建模仿真35-48
• 3.2.1 光伏阵列最大功率点跟踪原理35-36
• 3.2.2 几种MPPT算法分析36-41
• 3.2.3 DC/DC变换器41-43
• 3.2.4 光伏阵列MPPT算法建模43-45
• 3.2.5 MPPT算法仿真结果及分析45-48
• 3.3 本章小结48-50
• 4 控制器硬件设计50-62
• 4.1 控制器总体结构50-51
• 4.2 主控模块硬件设计51-59
• 4.2.1 主控芯片电路设计51-52
• 4.2.2 电源电路设计52-54
• 4.2.3 上位机通信电路设计54
• 4.2.4 测温电路设计54-56
• 4.2.5 电压采样电路设计56-57
• 4.2.6 电流采样电路设计57-58
• 4.2.7 报警电路设计58-59
• 4.3 功率模块电路59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 5 控制器软件设计62-72
• 5.1 CCS v4开发软件简介62
• 5.2 主控模块程序设计62-67
• 5.2.1 主程序设计63-64
• 5.2.2 充放电控制程序设计64
• 5.2.3 远程通信程序设计64-65
• 5.2.4 A/D采样程序设计65-67
• 5.3 功率模块程序设计67-68
• 5.4 远程监控界面设计68-71
• 5.5 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 论文总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-76
• 致谢76-78
• 作者简介78

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