基于ARM和DSP的嵌入式光伏发电系统

【摘要】：随着能源与环境问题的日益加重,人类对新能源的利用日渐迫切。太阳能光伏发电因其本身的可再生性,清洁性,取之不尽用之不竭等优点,成为世界能源组成的重要部分。分布式小型光伏发电系统的研究成为了热点,本文搭建了600W光伏逆变器实验平台,主要从以下四个方面进行研究:本文的研究内容主要包括以下几点:1.本文在分析光伏电池的基本工作原理、等效电路和数学模型基础之上,研究了最大功率点跟踪原理,对常用的几种最大功率跟踪控制算法进行了对比分析,提出了一种基于温度和光强反馈的最大功率点跟踪方法,并对该算法进行了Matlab仿真。其仿真结果表明在外界环境变化时能够快速地跟踪光伏电池新的最大功率点。2.设计了光伏发电离网逆变器的总体方案,采用单相隔离两级式逆变拓扑结构。前级最大功率点实验平台采用Boost电路对48V蓄电池进行充电,后级采用推挽电路进行电压48V到360V的升压后通过全桥电路进行逆变到220V。3.根据系统的技术指标,本文对多种控制器进行选型,最终选择了TMS320F2812 DSP和ARM S3C2440作为主控制器。TMS320F2812 DSP主控制器驱动前级Boost电路和后级的全桥逆变电路,ARM S3C2440作为服务器使用。4.用户可以用Android手机登陆到ARM S3C2440的服务器来监控光伏系统的前后级电压、电流和功率情况。5.在理论研究和仿真分析的指导下,给出了前级驱动、前级升压、后级驱动和后级逆变的实验波形,并给出了手机监控界面。 【关键词】：光伏 MPPT DSP ARM 安卓
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一 章绪论9-16
• 1.1 课题的背景9-11
• 1.1.1 全球能源危机与环境问题9
• 1.1.2 光伏发电国内外发展状况9-11
• 1.2 光伏逆变系统技术及研究现状11-13
• 1.2.1 最大功率点跟踪的研究状况11-12
• 1.2.2 能源互联网与光伏监控软件的研究状况12-13
• 1.3 课题研究的意义13-14
• 1.4 本课题的主要研究内容14
• 1.5 本章小结14-16
• 第二 章系统总控制策略的研究16-29
• 2.1 光伏阵列的原理及特性16-20
• 2.1.1 光伏电池的物理模型16-18
• 2.1.2 光伏电池的输出特性18-20
• 2.2 最大功率点跟踪的研究20-21
• 2.2.1 MPPT的原理20
• 2.2.2 MPPT应用中存在的问题20-21
• 2.3 基于温度和光强反馈的最大功率点跟踪算法21-25
• 2.3.1 基于温度和光强的MPPT算法21-22
• 2.3.2 算法Matlab仿真22-24
• 2.3.3 Matlab跟踪结果24-25
• 2.4 逆变的控制策略25-28
• 2.4.1 SPWM的原理及控制方法25
• 2.4.2 双极性倍频SPWM调制方式25
• 2.4.3 电压电流双闭环25
• 2.4.4 Pspice仿真验证25-28
• 2.5 本章小节28-29
• 第三 章系统总硬件电路的设计29-46
• 3.1 系统的总体设计方案29-30
• 3.2 MPPT主电路分析30-36
• 3.2.1 Boost主电路分析30-34
• 3.2.2 Boost的PWM驱动电路的设计34
• 3.2.3 Boost的辅助采样设计34-36
• 3.3 推挽逆变主电路设计36-45
• 3.3.1 推挽电路分析及主电路器件的设计36-38
• 3.3.2 DC/ AC逆变电路分析及电路参数设计38-41
• 3.3.3 推挽的驱动电路的设计41-42
• 3.3.4 全桥的驱动电路的设计42
• 3.3.5 采样电路的设计42-44
• 3.3.6 保护控制模块44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四 章光伏逆变系统软件设计46-64
• 4.1 光伏逆变系统设计方案46-48
• 4.1.1 ARM控制器的介绍与特性46-47
• 4.1.2 DSP控制器的介绍与特性47-48
• 4.1.3 控制器实现的基本功能描述48
• 4.2 DSP软件设计部分48-53
• 4.2.1 软件开发环境48-49
• 4.2.2 前级MPPT程序49-50
• 4.2.3 后级SPWM程序50-51
• 4.2.4 AD采样程序51-52
• 4.2.5 双闭环程序52-53
• 4.3 ARM软件设计部分53-59
• 4.3.1 交叉环境的编译53-54
• 4.3.2 ADC驱动程序54-55
• 4.3.3 网络芯片DM9000驱动程序55-57
• 4.3.4 ARM服务器端程序57-59
• 4.4 LINUX系统和驱动的移植59-61
• 4.4.1 Linux内核和驱动的移植59-61
• 4.4.2 文件系统的移植61
• 4.5 安卓手机的监控软件61-63
• 4.5.1 安卓应用程序开发平台简述61
• 4.5.2 安卓界面的开发61-62
• 4.5.3 安卓的客户端程序62-63
• 4.6 本章小节63-64
• 第五 章实验结果分析64-74
• 5.1 项目实验环境64-66
• 5.2 实验PCB制图66-67
• 5.3 Boost电路及其驱动波形67-68
• 5.4 推挽电路及其驱动电路波形68
• 5.5 逆变电路及其驱动电路波形68-71
• 5.6 谐波失真度THD71
• 5.7 终端软件显示界面71-72
• 5.8 本章小结72-74
• 第六 章总结与展望74-76
• 6.1 全文工作总结74-75
• 6.2 后续工作展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士期间发表的论文与参与的项目81

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