基于DSP的光伏并网系统的研究

【摘要】：随着世界化石能源的即将开发殆尽以及环境恶化问题的日益严重,世界各国都加入了寻找和开发新能源的行列。太阳能资源作为一种分布面广,取之不竭的绿色可再生能源成为了人们研究的重点。自1954年贝尔实验室研制出第一块光伏电池以来,光伏离网和并网技术也在日益更新。特别是光伏并网技术的发展已经使得越来越多的光伏设备投入了运行。目前光伏电池的造价还比较高,这就要求我们能够更好的认识和研究光伏系统,获得更好的稳定性,可靠性,并且尽可能的缩减成本。 本文首先比较了现存的光伏并网结构,选用了两级式的单相并网结构作为研究设计的对象。对两级结构的组成部分,以及原理进行了分析。在原理分析的基础上,进行了算法的研究。包括光伏电池的最大功率输出算法的分析,并网电流和相位同步的分析,以及储能电容电压稳定的分析。算法确定以后,确定了系统的设计方案。 方案中,介绍了1KW单相并网样机的构成,包括硬件设计和软件设计。硬件设计中,介绍了BOOST电路的参数设计和器件的选择,储能电容的选择。逆变电路选择IPMPS21865作为主要的功率器件,并对其进行了外围电路的设计和选型。此外,还介绍了采样电路、保护电路、以及捕获电路的设计,主控芯片选用了TI公司的TMS320F2812。在软件设计中,介绍了使用DSP中EVA和EVB的通用定时器和全比较单元来产生满足系统要求的PWM波,来控制两级系统的升压和逆变电路,并且设计了相应的算法流程。 利用PSIM仿真软件,对整个两级系统进行了仿真。仿真系统完成了MPPT的控制,直流母线电容电压的稳压控制,以及并网电流和电网电压的相位同步。获得了不错的结果。 在完成仿真算法验证的基础上,制作了一套1KW的原理样机,并对样机进行了调试和测试,实验波形符合设计要求。 【关键词】：光伏并网发电 DSP2812 PSIM仿真
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 光伏系统研究的背景10-12
• 1.1.1 世界能源与环境问题10-11
• 1.1.2 太阳能应用历史,现状和发展11-12
• 1.2 本课题研究意义和任务12-14
• 1.2.1 课题研究的意义12-13
• 1.2.2 课题研究的主要任务13-14
• 第二章 常用的光伏并网的拓扑和对比14-17
• 2.1 光伏并网结构的分类14-15
• 2.2 各种结构的对比15-17
• 2.2.1 工频隔离并网结构15
• 2.2.2 高频隔离并网结构15-16
• 2.2.3 单级非隔离并网结构16
• 2.2.4 两级非隔离并网结构16-17
• 第三章 系统的方案和分析17-30
• 3.1 系统结构17-18
• 3.2 各组成部分原理分析18-23
• 3.2.1 中间储能电容18-19
• 3.2.2 BOOST电路19-21
• 3.2.3 DC-AC逆变电路21-23
• 3.3 系统的控制策略23-28
• 3.3.1 并网电流的控制23-25
• 3.3.2 MPPT控制25-28
• 3.4 系统方案28-30
• 第四章 系统的硬件设计30-46
• 4.1 升压电路参数设计30-31
• 4.1.1 功率电感的选取30
• 4.1.2 开关管选取30-31
• 4.1.3 二极管的选取31
• 4.1.4 中间储能电容的选取31
• 4.1.5 输入滤波电容的选取31
• 4.2 逆变电路参数设计31-38
• 4.2.1 自举电路设计33-35
• 4.2.2 控制电源的噪声滤波器35
• 4.2.3 短路和欠压保护35-38
• 4.2.4 PWM信号隔离和驱动38
• 4.2.5 其他应注意的设计38
• 4.3 滤波电路设计38-40
• 4.4 采样电路设计40-42
• 4.4.1 储能电容电压采样电路40
• 4.4.2 并网电流采样电路40-41
• 4.4.3 并网电压采样电路41
• 4.4.4 光伏阵列电压采样电路41-42
• 4.5 控制器的选择42-43
• 4.6 信号调理电路设计43-44
• 4.7 整形电路44
• 4.8 储能电容的欠压和过压保护44-46
• 第五章 系统的软件设计46-56
• 5.1 系统核心控制器资源分配46-47
• 5.2 系统软件流程47-56
• 5.2.1 系统主程序47-48
• 5.2.2 EVA-T2PWM中断子程序48-49
• 5.2.3 EVA-PWM1、PWM2中断子程序49-50
• 5.2.4 AD转换同步触发50-51
• 5.2.5 SPWM生成51-55
• 5.2.6 软件相位同步的实现55-56
• 第六章 系统仿真与样机测试56-68
• 6.1 系统仿真56-64
• 6.2 系统样机测试64-68
• 第七章 总结和展望68-69
• 7.1 全文总结68
• 7.2 存在的不足和展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间发表的学术论文目录73-74

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