基于DSP的数字光伏阵列模拟器研究

【摘要】：太阳能是人类未来能源的重要组成部分,光伏发电系统因无污染排放、可靠性高、能抵挡恶劣天气条件等优点,具有广阔的发展前景。在光伏发电技术的研究中,光伏阵列模拟器可以在室内模拟各种条件下太阳能电池的工作情况,有效减小研发周期和成本。 在介绍太阳能利用的研究背景和现状基础上,首先对模拟式和数字式光伏阵列模拟器的原理和特点进行介绍,总结了模拟器的国内外发展现状及趋势。随后阐述了太阳能电池的工作原理、输出特性、以及光照和温度特性,选取模拟精度较高的太阳能电池工程数学模型作为本课题的模型,可以模拟不同光照强度和温度下的输出特性。 通过对几种常用的光伏阵列模拟器主电路拓扑结构的研究,本文提出了一种由单相PWM整流电路和Buck电路组成的主电路拓扑结构,详细分析了两级电路的工作过程,叙述了主电路滤波器参数的设计方法。 接下来介绍本课题的控制策略,单相PWM整流器采用双闭环控制策略,为了消除内环无差拍电流控制中控制延时的影响,本文提出了改进无差拍电流预测控制算法,推导改进算法的离散传递函数,分析电感参数和采样时间对系统动、静态性能的影响,并针对电网电流波形进行THD分析。Buck电路的控制方法为采样负载两端电压计算负载的参考电流。在太阳能工程数学模型的基础上,运用查表法和计算法相结合的方法生成输出特性曲线。 搭建了以DSP TMS320F28335为核心控制芯片的小功率光伏模拟器实验平台,平台主要分为功率电路、控制电路和基于LabVIEW的人机交互系统三部分。论文介绍了各部分的关键电路设计,然后对控制算法的程序流程及LabVIEW的通信设计进行了说明。在此平台上进行单相PWM整流和光伏模拟器实验,仿真和实验结果证明了采用本文所提出的拓扑结构和控制策略的正确性,光伏模拟器具有良好的动、静态特性,且输出特性与实际比较相符。 【关键词】：光伏阵列模拟器 单相PWM整流 无差拍电流控制 LabVIEW
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 太阳能的利用8-9
• 1.2 光伏阵列模拟器9-11
• 1.2.1 模拟式光伏阵列模拟器9-10
• 1.2.2 数字式光伏阵列模拟器10-11
• 1.3 国内外发展现状及发展趋势11-12
• 1.4 本文的主要研究内容及各章安排12-13
• 2 太阳能电池的工作特性及其数学模型13-21
• 2.1 太阳能电池的工作特性13-15
• 2.1.1 太阳能电池的结构及工作原理13-14
• 2.1.2 输出特性14-15
• 2.1.3 光照和温度特性15
• 2.2 太阳能电池的数学模型15-19
• 2.2.1 等效电路模型15-16
• 2.2.2 工程数学模型16-17
• 2.2.3 分段拟合模型17-18
• 2.2.4 平抛运动学模型18-19
• 2.3 模型的选取及仿真19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 光伏阵列模拟器主电路设计和工作原理分析21-27
• 3.1 模拟器主电路设计21-22
• 3.2 单相PWM整流电路22-24
• 3.2.1 工作模式分析22-23
• 3.2.2 电路参数计算23-24
• 3.3 Buck电路24-26
• 3.3.1 工作过程分析24-25
• 3.3.2 输出滤波器参数选择25-26
• 3.4 本章小结26-27
• 4 光伏阵列模拟器控制策略27-45
• 4.1 单相P W M整流器控制策略27-38
• 4.1.1 无差拍电流控制27-28
• 4.1.2 改进无差拍电流预测控制28-30
• 4.1.3 改进无差拍电流预测控制系统性能分析30-32
• 4.1.4 SOGI锁相环设计32-34
• 4.1.5 直流电压外环控制34
• 4.1.6 电网电流谐波分析34-36
• 4.1.7 仿真结果分析36-38
• 4.2 Buck电路控制策略38-40
• 4.2.1 Buck电路控制方法38
• 4.2.2 光伏曲线生成方法38-39
• 4.2.3 仿真结果分析39-40
• 4.3 光伏模拟器系统仿真与分析40-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 系统设计与实验45-58
• 5.1 系统硬件设计45-49
• 5.1.1 功率电路设计45-47
• 5.1.2 控制电路设计47-49
• 5.2 系统软件设计49-51
• 5.3 LabVIEW通信与界面设计51-53
• 5.3.1 LabVIEW串行通信51-52
• 5.3.2 模拟器数据显示与界面设计52-53
• 5.4 实验结果分析53-57
• 5.4.1 单相PWM整流器双闭环实验53-54
• 5.4.2 光伏模拟器实验54-57
• 5.5 本章小结57-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 全文总结58-59
• 6.2 展望59-60
• 参考文献60-63
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文63-64
• 致谢64

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

单相PWM整流器的特定谐波改善控制方法    宋文胜;冯晓云;刘志敏;

多项式拟合的光伏电池阵列模拟器研究与设计    张厚升;赵艳雷;

江南体育在线直播观看 阵列模拟器综述    陈亚爱;师宇腾;闫德刚;周京华;

基于广义积分器的电力单相锁相环研究    王冲;於锋;陈荣;

电压型逆变器的无差拍控制技术研究    郭卫农,段善旭,康勇,陈坚

带有虚拟磁链估算补偿的STATCOM定频直接功率控制    曹凯;姜建国;杨兴武;陈婕;罗韡;

基于空间电压矢量的PWM整流器谐波特性分析    卜文绍;汪显博;翟利利;

基于支持向量机的逆变器控制策略的研究    张浩然;汪晓东;

交流传动矢量控制系统时延补偿    孙大南;刁利军;刘志刚;

基于扰动观测器的电压源型逆变器控制    程丽敏;李兴源;

基于双调制波的单相三电平并网逆变器及电流优化控制    付家才;郭松林;沈显庆;

逆变电路的控制技术与策略    陈江辉;谢运祥;陈兵;

数字控制DC-DC变换器的延时离散模型及影响分析    周雒维;孙鹏菊;杜雄;

UPS逆变器的数字控制    汪孟;刘亚东;黄立培;

基于DSP单相PWM整流器的控制器研究    杨顺风;冯晓云;韩坤;黄金;

模糊控制改进三相整流器中无差拍控制性能的新方法    瞿博;洪小圆;吕征宇;

PWM整流器无差拍电流控制中稳定性问题的研究    李春龙;孙琪;白小青;

三相光伏逆变器的数字化控制    陈文军

光伏发电系统的并网逆变器的研究与开发    石昆

基于级联H桥多电平变流器的电力电子变压器研究    刘礼华

光伏发电系统最大功率跟踪控制及并网策略的研究    童尧斌

超导磁储能系统及其在风电并网系统中的应用研究    权博

时频原子分解方法在牵引供电系统谐波检测中的应用    何国军

单相电压型四象限整流器控制策略研究与实现    代云中

基于VSC-HVDC的风电场联网控制策略研究    康金良

独立运行式风电系统的能量转化与控制技术研究    孙伟

基于状态空间的PID/PID双环数字控制逆变器研究    白雪竹

一种变环宽准恒频电流滞环控制方法    洪峰;单任仲;王慧贞;严仰光;

基于ADALINE的有源电力滤波器预测电流控制策略(英文)    章兢;于晶荣;

滤波电感在线估计方法在预测电流控制中的应用    孙向东;任碧莹;钟彦儒;松井彦;

有源电力滤波器预测电流控制及稳定性分析    于晶荣;滕召胜;章兢;胡楷;

基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模    陈阿莲;冯丽娜;杜春水;张承慧;

基于XC164的数字式光伏阵列模拟器研制    韩珏;李欣;林平;胡长生;

开关变换器控制技术综述    陈亚爱;张卫平;周京华;刘坤;

再生能源系统中太阳能电池仿真器的研究    宋平岗

以电导增量法实现MPPT的单级光伏并网逆变器    叶满园;官二勇;宋平岗;

单相电力锁相环的改进和FPGA实现    吴波;郭育华;文宇良;

局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究    庞志超

太阳能电池阵列模拟器的研究与设计    韩珏

一个光伏阵列模拟器的设计    朱丽

光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究    陈如亮

基于DSP的光伏电池数字模拟系统研究    杜柯

数字式光伏阵列模拟器的研制    李欣

新型光伏阵列模拟器的研究与设计    谢文涛

光伏方阵失配现象研究    刘素梅

独立光伏发电系统及其MPPT的研究    王厦楠

基于DSP的数字光伏模拟器研究    曹伟

基于DSP的永磁无刷直流电机弱磁控制系统    严岚,唐益民,贺益康

基于DSP的直接转矩控制系统    严明,黄望军

基于DSP的开关磁阻电机调速系统在电动汽车中的应用    韩亮,张奕黄

基于DSP的永磁同步电动机控制系统的研究    李长红,陈明俊,吴小役

基于DSP的并联型有源电力滤波器控制方法的研究    张晓新;王志和;

基于DSP的无速度传感器矢量控制系统设计    任相强;黄耀志;

基于DSP的永磁同步电机变频调速系统及其仿真    袁帆;

基于DSP的便携式故障智能诊断系统    蒋新胜;王伟策;马光彦;方虎生;

基于DSP的永磁无刷直流电机控制系统设计    庄凯;廖勇;

基于DSP与人工神经网络技术的交流电机控制器的设计    舒宝山;方凯;

基于DSP的12／8极开关磁阻电机调速系统实现    李海军;王旭东;周永勤;马春红;

基于DSP的直接数字频率合成的算法研究及实现    王玉泰;李念强;孙传伟;

基于DSP的分布式计算机控制系统    蔡满军;吴惕华;

基于DSP的永磁无刷直流电机调速系统的设计    谢卫才;于庆莲;匡秀洪;谢澍;刘可;

基于DSP的永磁同步电机变频调速系统的实现    徐建德;马瑞卿;郭绪猛;

基于DSP的微机保护研究    刘静;潘春德;徐秀国;曲忠俭;

基于DSP模糊控制的开关磁阻电机调速系统设计    何降彪;梁雨时;王世琥;

指纹成像技术及其在DSP中的一种应用    赵慧民;庄宏成;沈伟;

基于DSP的永磁直线同步电动机垂直运输系统信号检测与处理研究    付子义;冯红梅;

基于DSP的微机型输电线路距离保护原理与应用    黄智勇;林莘;

中国DSP市场超过126亿元    赛迪顾问股份有限公司 万江洪

DSP把家庭影院搬入汽车    水益

DSP市场需求时代已经来临    陈富勇

手机拖累DSP市场 今年增速再度趋缓    赛迪顾问股份有限公司半导体事业部 万江洪

摩托罗拉：关注DSP三大应用市场    

DSP市场增速不减    

DSP：移动互联网的核心引擎    李松青

基站DSP供应商加快推出新一代产品    

英特尔新DSP频率提高    

无线将左右DSP市场    浩军

DSP编译器关键技术研究    任坤

频域下的目标跟踪方法及其在DSP中的实现    赵丹培

红外扫描成像动目标检测跟踪技术与DSP实时实现    傅志中

金融印鉴真伪识别新方法研究    何瑾

主要DSP毒素免疫学检测方法及沿海市售海产品污染调查    林超

基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究    赵庆亮

基于DSP的船舶电力推进系统的数据通信模块的设计与实现    高勇

基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统的研究    沈杰

基于DSP的数据采集处理系统的设计与实现    孙元敏

基于DSP的抽油机电机交流变频调速系统的研究    吴丹

基于DSP的现场总线控制系统及其在四氯化钛生产中的应用    贾红梅

基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计与仿真研究    谢俊

基于DSP的交流变频调速系统研究    魏昌洲

基于DSP的感应电机无速度传感器矢量控制系统的研究    杨凌志

基于DSP的三相混合式步进电动机正弦波细分驱动技术的研究    吴欣

基于DSP的微机保护实验教学系统的上位机软件设计与实现    杨苏飞