基于DSP的光伏并网逆变器的研究

【摘要】：自从工业革命以来，以煤、石油、天然气为代表的传统化石能源得到了大规模的利用，极大的推动了人类社会的发展，使人类社会的生产力达到了一个新的阶段。但是，传统的化石能源并不是取之不尽用之不竭的。随着化石能源的日渐枯竭，人类开始不断的寻找替代能源。近年来，太阳能作为一种可再生的绿色能源越来越受到人类的青睐。它具有可再生，无污染的特点。光伏发电是太阳能发电中最具有代表性的一种形式。其中，光伏并网发电是太阳能利用的重要方向，具有广阔的前景。 本文重点分析了户用型屋顶式小功率的光伏并网逆变器的拓扑结构和控制方法，在设计中采用了无变压器无隔离的两级式结构，包括前级DC-DC变换器和后级DC-AC逆变器。前级DC-DC变换器采用升压斩波电路，在光伏系统中起到升压的作用，并能够实现光伏系统的最大功率点跟踪控制，提高光伏系统的利用效率。后级DC-AC逆变器采用电压型单相全桥逆变电路作为主电路拓扑，与前级DC-DC变换器通过直流母线连接，将直流母线中的直流电变换为交流电，输出的并网电流和电网电压频率和相位都一致，达到单位功率因数并网的目的。 本文采用模糊控制方法对光伏电池的输出进行控制，实现最大功率点跟踪。后级逆变电路中采用SPWM方法对逆变器的输出电流进行控制。系统采用DSP芯片作为主控芯片，使逆变器输出的并网电流能够跟踪电网电压。在理论分析的基础上，本文对最大功率点跟踪控制和并网电流控制分别搭建了MATLAB模型进行了仿真。仿真结果验证了控制方案的可行性。在此基础上分析并设计了电压电流检测电路、IGBT驱动电路、故障检测电路、并网同步电路等。并对基于DSP的系统的软件设计进行了分析，可以为单相并网逆变器的设计提供参考。 【关键词】：光伏并网 最大功率点跟踪 模糊控制 正弦波脉冲宽度调制
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 引言9-10
• 1. 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 江南体育在线直播观看 发电的国内外发展现状11-14
• 1.2.1 江南体育在线直播观看 发电的国外发展现状11-13
• 1.2.2 光伏产业的国内发展现状13-14
• 1.3 光伏并网发电系统概述14-17
• 1.3.1 光伏并网发电系统的组成14-15
• 1.3.2 光伏并网发电系统的优缺点15-16
• 1.3.3 光伏并网发电系统对逆变器的要求16-17
• 2 系统的控制方式及工作原理17-24
• 2.1 系统的控制方式的选择17-18
• 2.2 逆变器分类18-21
• 2.2.1 逆变器的拓扑分类18-19
• 2.2.2 逆变器的回路方式19-20
• 2.2.3 系统总体方案20-21
• 2.3 系统的工作原理21-24
• 2.3.1 前级 Boost 电路的工作原理21-22
• 2.3.2 后级 DC-AC 电路的工作原理22-24
• 3. 光伏并网逆变器的MPPT24-37
• 3.1 太阳能电池的原理24
• 3.2 最大功率点跟踪概述24-27
• 3.3 最大功率点跟踪的原理分析27-29
• 3.4 基于 Matlab/Simulink 的最大功率点跟踪的仿真实现29-37
• 3.4.1 光伏电池仿真模型的搭建29-32
• 3.4.2 控制器的输入和输出32
• 3.4.3 隶属度函数的形状32-33
• 3.4.4 模糊控制规则表33-34
• 3.4.5 光伏发电 MPPT 的仿真模型及结果34-37
• 4. 单相并网逆变器的控制方案37-48
• 4.1 单相并网逆变器的工作要求37
• 4.2 逆变器的控制方法37-39
• 4.3 SPWM 电流控制法39-43
• 4.4 电压无前馈环节时的仿真波形43
• 4.5 电压前馈环节对系统的影响43-48
• 5. 光伏并网发电系统的设计48-55
• 5.1 光伏逆变器的主电路48-49
• 5.2 控制电路的设计49-52
• 5.2.1 电压检测电路的设计49-50
• 5.2.2 电流检测电路的设计50
• 5.2.3 过零检测电路设计50-51
• 5.2.4 驱动电路51-52
• 5.3 并网同步的实现52-54
• 5.3.1 锁相环简介52-54
• 5.3.2 DSP 芯片事件管理器模块简介54
• 5.4 SPWM 波的输出控制54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-59
• 在学研究成果59-60
• 致谢60

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