基于DSP的智能化光伏并网逆变器设计

【摘要】：目前,随着我国能源结构的逐步调整和国家政策的不断改革,分布式小型光伏并网发电正在逐步向单位和个人开放,分布式并网发电即将成为光伏发电的主流。并网逆变器是光伏并网发电系统的关键环节,因此设计智能、高效、可靠的小型光伏并网逆变器,促进分布式光伏并网发电系统的普及与应用,将具有十分重要的现实意义。本文以DSP控制的2KW两级式无变压器光伏并网逆变器为设计目标,详尽叙述了逆变器的设计过程。 首先,在分析了国内外逆变器发展现状和关键技术的基础上确立了逆变器的目标参数,并根据目标参数确立了整体设计方案。硬件部分：主电路采用两级式无变压器拓扑结构、控制电路选用了DSP2812作为主控芯片。控制算法部分：确立了最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制算法、并网逆变控制策略、锁相环(Phase Locked Loop,PLL)同步锁相算法、正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM)生成与控制方式、PID控制算法。 接着分模块对逆变器进行了硬件电路设计,包括硬件总体结构、DC/DC Boost升压电路参数、DC/AC全桥逆变电路参数、DSP核心板、DSP控制底板、IGBT驱动板、反激式开关电源板的设计,给出了具体的参数设计推导过程和电路原理图。 然后具体阐述了逆变器的MPPT控制算法、双闭环并网逆变控制策略和SPLL控制算法。通过对扰动观察法的改进并结合DC/DC Boost升压电路的特点,实现了变步长占空比扰动法的MPPT控制算法；以对称规则采样SPWM波生成方法和增量式PI算法为基础,在DC/AC全桥逆变电路中实现了基于SPWM的双闭环并网逆变控制策略;利用DSP的CAP捕获单元,分频率跟踪和相位同步两部分,实现了网压的SPLL控制算法。 最后对逆变器的软件程序进行了设计,包括DSP程序设计步骤和优化方法、DSP资源分配、软件总体规划、主程序设计、子程序设计及ARM人机界面设计,给出了具体的软件实现过程和程序流程图。同时搭建了实验平台,对逆变器进行了软硬件集成实验,得出了实验结果,并对结果进行了分析。 实验结果表明所设计的逆变器基本达到了预期的设计要求。 【关键词】：光伏 逆变器 DSP 智能化 双闭环 MPPT
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• CONTENTS10-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 课题研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外光伏并网逆变器的发展现状14-15
• 1.2.1 国外光伏并网逆变器的发展现状14
• 1.2.2 国内光伏并网逆变器的发展现状14-15
• 1.3 光伏并网逆变器的发展趋势及关键技术15-16
• 1.4 课题主要设计内容16-18
• 第二章 逆变器的方案设计与目标参数18-33
• 2.1 硬件电路方案设计18-22
• 2.1.1 主电路拓扑的选取与仿真分析18-21
• 2.1.2 控制电路的主控芯片选型21-22
• 2.2 控制策略与控制算法方案设计22-30
• 2.2.1 MPPT控制算法的对比与选取22-23
• 2.2.2 双闭环并网逆变控制策略的确立23-24
• 2.2.3 PLL同步锁相方法的选定24
• 2.2.4 SPWM生成与控制方式的确定24-27
• 2.2.5 PID控制算法的原理与选定27-30
• 2.3 总体设计方案30-31
• 2.4 逆变器的目标技术参数31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 逆变器的硬件电路设计33-52
• 3.1 硬件总体结构33-34
• 3.2 主电路板硬件电路设计34-40
• 3.2.1 DC/DC Boost升压电路参数设计34-38
• 3.2.2 DC/AC全桥逆变电路参数设计38-40
• 3.3 DSP核心板硬件电路设计40-44
• 3.3.1 DSP最小系统与复位电路40-42
• 3.3.2 DSP电源电路与JTAG接口42-43
• 3.3.3 DSP外扩存储器电路43-44
• 3.4 DSP控制底板硬件电路设计44-49
• 3.4.1 PV输出电压电流检测电路44-45
• 3.4.2 DC/DC输出电压检测电路45
• 3.4.3 DC/AC输出电压电流检测电路45-46
• 3.4.4 Grid电压频率相位检测电路46-47
• 3.4.5 主电路的保护电路47
• 3.4.6 RS232与RS485通讯电路47-49
• 3.5 IGBT驱动板硬件电路设计49-50
• 3.6 反激式开关电源板硬件电路设计50
• 3.7 电源的EMC设计50-51
• 3.8 本章小结51-52
• 第四章 逆变器的控制策略与控制算法实现52-66
• 4.1 MPPT控制算法实现52-56
• 4.1.1 扰动观察法(P&O)的改进52-54
• 4.1.2 变步长占空比扰动法的实现54-56
• 4.2 双闭环并网逆变控制策略实现56-63
• 4.2.1 SPWM波的DSP生成方法56-60
• 4.2.2 增量式PI算法的软件实现60-61
• 4.2.3 基于SPWM的双闭环并网逆变控制策略实现61-63
• 4.3 SPLL控制算法实现63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 逆变器的软件程序设计66-77
• 5.1 DSP软件程序设计66-68
• 5.1.1 DSP程序设计步骤66-67
• 5.1.2 DSP程序优化方法67-68
• 5.2 DSP资源分配68-69
• 5.3 软件总体规划69-70
• 5.4 主程序设计70-73
• 5.5 子程序设计73-75
• 5.5.1 下溢中断子程序73-74
• 5.5.2 捕捉中断子程序74
• 5.5.3 保护中断子程序74
• 5.5.4 通讯子程序74-75
• 5.6 ARM人机界面设计75-76
• 5.7 本章小结76-77
• 第六章 实验平台与结果分析77-82
• 6.1 实验平台的搭建77-80
• 6.2 实验结果与分析80-81
• 6.3 本章小结81-82
• 总结与展望82-83
• 参考文献83-86
• 攻读学位期间发表论文86-88
• 致谢88

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

光伏发电系统的单相并网逆变器研究    应戍狄

3kW光伏并网逆变器的研制    周翔

时间同步技术在无线传感网中的应用研究    周娅

单相光伏逆变器的并网控制仿真    陈建萍;张文;

2011-2012年中国光伏逆变器市场研究    吕天文;

普及民用大展光伏 飞入寻常百姓家门——访英利光伏应用技术研究院院长王士元    贾常艳;

光伏并网发电的研究进展    余涛;余婕;

基于TMS320F2812光伏并网逆变器的设计与研究    周皓;童朝南;周京华;李正熙;

一种改进干扰观察法的仿真研究    李建;姚雪梅;夏东伟;

三种SPWM波形生成算法的分析与实现    熊军华;王亭岭;陈建明;孙标;

21世纪太阳能发电的展望    杨金焕,陈中华

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究    马琳

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

基于DSP2812的5kW光伏逆变器研制    李振东

单相数字控制逆变电源的设计与实现    马飞

一种具有MPPT功能的并网逆变器研究    李建

LED彩屏墙系统的设计    刘立伟

太阳能光伏并网发电系统的分析与研究    马兆彪

3KW中功率光伏逆变器的研制    王大伟

并网型单相光伏逆变器的研究    张洪亮

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

光伏并网/独立供电两用逆变电源的研究    吴杰

光伏并网发电系统对电网的影响研究    张亮;

小型多模式智能逆变器控制方法研究    叶青;

分布式光伏发电系统的初步设计——以陕西能源职业技术学院职工活动中心为例    李炜怿;张陈林;成洋;

基于IGBT与实时电能监测技术的通用变频器设计    宋冰倩;李宗翰;杨卜铭;张文逸;王雅婧;

基于MSP430F6638的单相正弦波逆变系统设计    陈小桥;陈慧;张令;李俊;

微元法生成SPWM的算法研究与实现    范云飞;任小洪;袁文林;黄勇;

AC型剩余电流动作断路器电子组件测试系统    赵升;苏秀苹;陈仕荣;叶鹏;谢文彬;

光伏发电倾角测试定位系统的设计与实现    郭丽;

户用小型逆变器监测管理系统开发及应用    夏鲲;丁晓波;王楠;许颇;

基于扰动观察法的模糊控制应用于光伏发电最大功率跟踪    薛阳;汪莎;

开关电感型准Z源光伏并网逆变系统关键技术研究    邓凯

三电平光伏并网逆变器拓扑结构及控制策略的研究    周皓

具有共模漏电流抑制能力的单相无变压器型光伏逆变技术研究    崔文峰

光伏并网发电的功率补偿控制研究    蔡纪鹤

储能型Quasi-Z源级联多电平光伏逆变器研究    孙东森

面向无线传感器网络节点的微型光伏电源系统研究    韩蕾

光伏并网发电的功率补偿控制研究    蔡纪鹤

基于Z源网络的三端口光伏系统研究    高志强

模块化非隔离光伏并网逆变器及发电系统研究    张犁

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

小型户用储能式光伏发电控制系统的研究    张枝俊

机车电源测试用交流并网型直流电子负载的研制    陈继洋

光伏逆变器并联系统控制策略的研究    凌文青

基于改进PR控制策略的光伏并网逆变器的研究    秦为坤

基于DSP的光伏发电阶调式逆变器的研究    李潇

光伏离并网逆变器主电路拓扑设计及功能软件实现    魏万腾

光伏逆变系统仿真设计及其故障诊断方法研究与应用    马煜坤

低输入电压逆变装置的研究与设计    张亚林

基于单片机的单相电动机变频调速技术研究    武炎明

城市轨道车辆交流牵引电机绕组绝缘状态快速检测方法研究    马强

基于DSP的智能化光伏并网逆变器设计    赵基建

面向无线传感器网络的IEEE 1588时间同步优化和OMNeT仿真    黄艺文

基于MPPT的光伏系统充电控制器的研究    董婧

阻抗生物传感器系统研究与设计    许洋

基于TinyOS无线传感器网络的室内环境监测系统研究    陈志超

单相光伏并网逆变器及其控制研究    于晓峰

LCL型单相光伏并网逆变器控制策略的研究    张小娥

3KW单相光伏并网逆变器的研制    沈实叠

基于模糊控制技术的有源电力滤波器的研究    孙立平

三相光伏并网逆变器的研制及并网控制策略研究    陈曦

基于重复控制的单相分时复合级联光伏逆变器控制    耿攀;吴卫民;叶银忠;刘以建;

基于功率前馈的单相光伏并网控制策略    姜世公;王卫;王盼宝;刘桂花;

两级式光伏并网逆变器的无差拍控制算法研究    刘胜荣;杨苹;肖莹;刘栋;

光伏发电系统并网控制技术现状与发展(下)    查晓明;刘飞;

光伏并网策略及应用研究    雷珽;艾芊;

三相并网逆变器无差拍电流预测控制方法    杨勇;阮毅;叶斌英;汤燕燕;

光伏并网发电系统及其控制策略的研究与仿真    郑诗程;刘伟;

采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术    徐志英;许爱国;谢少军;

光伏电池最大功率点跟踪方法的发展研究    程启明;程尹曼;汪明媚;倪仁杰;

光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析    杨卫东;薛峰;徐泰山;方勇杰;李碧君;

太阳能（光伏）应用系统优化控制的研究    姚雪梅

太阳能光伏并网逆变模块的研究    李辉

基于DSP的便携陀螺逆变电源的设计    赵丹

基于C8051F320的便携式心电监护仪设计    申河卿

太阳能发电系统正弦波逆变电源的研制    李昊华

基于DSP的交流恒流源的仿真与实现    李红涛

基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计    吴忠军

正弦波逆变电源的研究    宋卫章

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

基于DSP单相逆变器数字控制实验系统研究    罗长春

应急逆变器群的集中控制    储健,许镇琳

逆变器产生的干扰及抑制    李建辉,韩光宇,钟实

广州地铁2号线车辆辅助逆变器    郑沃奇;

浅谈逆变器的使用    张劲松;

Z源逆变器最新进展及应用研究    李红新;周林;郭珂;战祥真;雷建;

富士电机公司的逆变器与伺服技术的发展状况    高潮,徐宏凯,于泉

日立制作所开发逆变器控制的新动向    林航空,仲田清(日)

模型参考自适应控制逆变器的研究    邹云屏,成功,丁凯

带模糊调节的重复控制器在逆变器中的应用    李剑 ,康勇 ,陈坚

现场可编程门阵列在逆变器控制系统中的应用    胡兵,陶生桂,毛明平

组合式三相正弦逆变器控制软件设计    陈永利;霍艳军;

基于免疫算法的单相逆变器多目标最优控制策略研究    费雯丽;袁佳歆;陈立;

基于60°坐标系的五电平逆变器研究    李红利;方文俊;仇书文;

光伏并网逆变器伪孤岛现象的研究    郭建勇;方如举;李献伟;

新型中频正弦波逆变器控制方法实现的研究    李金刚;马鑫;钟彦儒;

500kW光伏并网逆变器控制系统设计和实现    石志学;王金峰;金传付;吉文杰;郭艳鹏;陈可;

逆变器无拍频控制策略研究    葛兴来;冯晓云;

逆变器电流滞环控制技术研究    叶楠;何中一;孟宪会;邢岩;

1kW潮流能发电装置逆变器SVPWM技术的研究与应用    张少杰;段铁群;杨勇;张亮;

UPS逆变器反馈控制误差分析与改进方法    郭同生;黎辉;杨旭;王兆安;

一款新型逆变器控制芯片LX1692IDW简介    上海 苏成富

新一代UPS的发展趋势    周志敏

逆变器的能控性分析及m模态控制    李湘峰

并网逆变器并联运行方法研究    HOANG THI THU GIANG

分布式发电及分散式微电网控制策略的研究    郭志强

三电平光伏并网逆变器的模块化控制研究    邵章平

微网系统逆变及组网关键技术研究    施永

基于虚拟同步机的微网逆变器控制策略研究    刘芳

开关电感型准Z源光伏并网逆变系统关键技术研究    邓凯

数字化铁路25Hz信号电源及其并联运行技术的研究    姚玮

Z源逆变器研究    房绪鹏

光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究    陈艳

小型风力发电单相正弦波逆变器的研究    王敬明

户用型三相四桥臂光伏逆变器控制策略研究    冯莉

单级非隔离型双Zeta逆变器    张晓静

光伏并网微逆变器研究    王泉策

三相逆变器多机并网系统谐振机理与抑制策略研究    马思曼

三相光伏逆变器的智能控制技术的研究    卢浩

大功率串并式磁共振无线电能传输系统研究    陈月

3kW单相光伏并网逆变器的研制    刘杰

高升压比电流连续型Quasi-Z源逆变器及其并网控制研究    刘海利

具有LVRT能力的光伏并网逆变器控制策略研究    张泽斌