光伏能量变换过程可控整流与控制技术研究

【摘要】：新能源与传统不可再生的能源相比,具有突出优点,故其在人们日常生活中的应用占比日益增大。基于新能源的相控整流问题,也是目前很多工业领域应用的热点问题。然而,传统的整流器虽输入的电压、电流基波相位一致,但是因为位移因数过高,造成了过多的影响电网络正常工作的谐波电流；晶闸管相控整流也存在相同的问题,并且谐波也相当大等缺陷,因此对新能源整流实现这个问题的研究仍然非常大的现实意义。本文针对新能源能量随机波动的缺点及传统整流方式的不足,提出了基于DSP的新能源可控整流技术。首先分析了三相PWM整流器在旋转坐标系下的数学模型,然后针对其数学模型的耦合性,采用基于同步旋转坐标系下的电流前馈解耦控制,使解耦后的电流控制模型等效为无耦合的一阶环节,分别实现对有功电流和无功电流的独立控制；并采用脉宽调制(PWM)的控制策略,以TMS320LF2407数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP)为控制核心实现了三相PWM整流器的电流解耦控制；最后通过仿真及实验平台验证了系统方案的可行性。本文所研究的课题不仅为新能源开发领域提高转换利用率增添了新的活力,还可实现整流器的数字双向能量流动控制、大幅减小输出电流谐波。 【关键词】：相控整流 d-q模型 脉宽调制 数字信号处理器 仿真
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 论文研究的主要背景8-9
• 1.1.1 人类所面临的能源问题现状8
• 1.1.2 光伏发电新能源的优势8-9
• 1.2 基于新能源的整流技术的主要问题9-13
• 1.2.1 整流技术的发展9-12
• 1.2.2 传统相控式低频整流12
• 1.2.3 高频整流技术-PWM整流技术12-13
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势13
• 1.3.1 国内发展水平13
• 1.3.2 国外研究现状及趋势13
• 1.4 论文研究的主要研究13-15
• 第二章 系统控制方案15-21
• 2.1 系统总体设计15
• 2.2 DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSOR)控制芯片的选择15-20
• 2.3 DSP控制子模块20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 三相VSR的控制策略21-29
• 3.1 系统控制策略21-22
• 3.2 PWM整流器的数学模型22-27
• 3.2.1 三相PWM整流器一般数学模型23-24
• 3.2.2 ABC静止坐标系的低频模型24-26
• 3.2.3 三相PWM整流器的d-q模型26-27
• 3.3 模型的线性化27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 系统硬件设计29-40
• 4.1 三相PWM整流器主电路结构及动作分析29
• 4.2 主开关器件驱动电路的设计29-32
• 4.2.1 驱动器HCPL318的基本特性30
• 4.2.2 HCPL318的特点30-31
• 4.2.3 HCPL318的应用场合31
• 4.2.4 HCPL318的应用电路31-32
• 4.3 电压及电流采样调理电路的设计32-35
• 4.3.1 L07P020D15霍尔电流传感器简介32-33
• 4.3.2 BJHVS5-25A霍尔电压传感器简介33-35
• 4.4 反馈电路的设计35-36
• 4.5 故障及保护电路36-37
• 4.6 校正电路37
• 4.7 过零检测电路的设计37-38
• 4.8 辅助电源电路设计38-39
• 4.9 本章小结39-40
• 第五章 系统软件设计40-44
• 5.1 系统主程序设计40
• 5.2 中断服务程序设计40-41
• 5.3 PWM中断服务子程序41-42
• 5.4 同步检测子程序42-43
• 5.5 本章小结43-44
• 第六章 系统仿真与实验44-49
• 6.1 系统测试方法和达到的指标44
• 6.2 系统测试结果及结论44-47
• 6.3 本章小结47-49
• 总结与展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-54
• 攻读硕士学位期间研究成果54

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