基于DSP的小功率光伏并网控制系统的研究

【摘要】：随着能源的匮乏和环境的恶化，可再生能源备受青睐。其中，太阳能具有资源丰富、清洁环保、可大规模开发的优点，成为各国关注的焦点。光伏发电就是其中主要的利用方式之一。光伏并网逆变器作为光伏发电系统的重要装置，其拓扑结构和控制算法成为光伏发电应用领域的研究热点。 本文以光伏并网逆变器为研究对象,从逆变器的拓扑结构、逆变并网控制、最大功率点跟踪（MPPT）三方面开展了研究，设计了以DSP28335为主控芯片的500W单相光伏并网逆变器。该逆变器的硬件部分主要由采样电路、驱动电路、控制电路和功率电路组成。针对单级式输出功率低、抗干扰能力弱等缺点，设计了两级式无隔离逆变器拓扑结构。在此基础上，本文提出了变步长扰动观察法的MPPT算法，并利用MATLAB进行了建模仿真，通过与恒压法、电导增量法、扰动观察法的比较，发现变步长扰动观察法能够根据前后功率的变化实时调整步长，快速跟踪最大功率点，克服了传统算法在最大功率点产生误判和振荡的缺点，改善了传统光伏发电易受温度、光照等因素影响的现象。同时，针对并网电能质量差、开关损耗大的问题，采用基于SPWM的电压电流双环控制算法，实现了同频同相的并网。 通过软硬件的结合，制作了一台500W光伏并网逆变器。基于该逆变器搭建了实验平台，分别采用遮蔽法和双环控制进行了MPPT和并网实验，实验数据验证了逆变器结构设计和控制策略的合理性，且能稳定可靠地运行。 【关键词】：光伏发电系统 并网逆变器 最大功率点跟踪 双环控制
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符号说明8-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外光伏发电的研究现状11-13
• 1.2.1 国外光伏发电的研究现状11-12
• 1.2.2 国内光伏发电的研究现状12-13
• 1.3 并网逆变器的研究现状13-15
• 1.3.1 最大功率点跟踪技术的研究现状13-14
• 1.3.2 并网控制技术的研究现状14-15
• 1.3.3 并网逆变器中 DSP 应用的研究现状15
• 1.4 论文的主要研究内容15-17
• 第二章 并网逆变器的拓扑结构及最大功率点跟踪17-29
• 2.1 并网逆变器的拓扑结构17-19
• 2.2 最大功率点跟踪19-28
• 2.2.1 常用的最大功率点跟踪算法19-25
• 2.2.2 改进的变步长扰动观察法25-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 并网逆变器的硬件电路设计29-45
• 3.1 技术要求29-30
• 3.2 控制电路设计30-31
• 3.3 采样电路设计31-37
• 3.4 驱动电路设计37-42
• 3.4.1 IGBT 驱动电路的整体设计37-38
• 3.4.2 芯片 2ED020I12-F2 简介38-40
• 3.4.3 驱动电路分析40-42
• 3.5 功率电路设计42-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第四章 并网逆变器的软件设计45-56
• 4.1 系统的主程序45-46
• 4.2 A/D 采样子程序46
• 4.3 SPWM 子程序46-48
• 4.4 MPPT 子程序48-49
• 4.5 双环并网子程序49-52
• 4.6 软件开发环境52-55
• 4.6.1 Code Composer Studio 开发环境的简介52-53
• 4.6.2 Altium Designer 的开发环境简介53-55
• 4.7 本章小结55-56
• 第五章 实验研究56-62
• 5.1 实验设备56-59
• 5.2 实验方案59
• 5.3 实验及结果分析59-61
• 5.3.1 MPPT 实验59-60
• 5.3.2 采样实验60
• 5.3.3 驱动实验60-61
• 5.3.4 并网实验61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 附录 A MPPT 程序68-72
• 附录 B PWM 程序72-75
• 附录 C 相位追踪程序75-76
• 附录 D 并网逆变器的 PCB 图76-78
• 个人简历 在读期间发表的学术论文78-79
• 致谢79-80

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