基于DSP的光伏并网逆变器研制

【摘要】：全球常规能源储量是有限的,人们的大量开采和过度使用造成了生态破坏和环境污染。开发和利用可再生能源可以保持社会的可持续发展。太阳能作为清洁的可再生能源,在开发和利用当中,无二次能源消耗、无二次污染等特点,已受到人们的高度重视。作为太阳能开发利用的主要方式—光伏并网发电系统,将得到快速的发展。 在此应用背景下,本论文对光伏并网发电系统的关键装置—光伏并网逆变器进行了深入研究,将太阳能光伏阵列输出的直流电能最大限度地转换成交流电能,并馈送到电网,采用TI公司的TMS320F28035数字微处理器作为控制的核心,开展了光伏并网逆变器的理论与实现研究。 首先,对光伏并网逆变器主电路拓扑结构以及控制策略做了比较和分析,确定采用了具有高频变压器隔离的两级拓扑结构,并对本系统的两级控制策略进行了详细的分析；其次,对太阳能光伏电池进行了分析,研究了常用的几种最大功率点跟踪(MPPT)控制方法,最终确定了差值计算法进行跟踪控制,并对本论文设计的光伏并网逆变器中两级结构提出具体的实现控制方法；然后,根据整个控制方案,进行了系统的软硬件设计,对系统主电路、采样电路及保护电路做了详细设计,同时对整个系统和各个中断服务给出了程序流程图；最后,制作实验样机,并对相关功能进行测试实验。 【关键词】：太阳能 光伏发电 光伏并网逆变器 最大功率点跟踪 TMS320F28035
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题提出的背景8-10
• 1.2 太阳能光伏发电的构成及关键技术10-12
• 1.3 课题研究的主要内容12-13
• 2 光伏并网逆变器系统设计及工作原理13-23
• 2.1 光伏并网逆变器的系统设计13-17
• 2.1.1 光伏并网逆变器选型13-14
• 2.1.2 光伏并网逆变器电路拓扑结构14-16
• 2.1.3 光伏并网逆变器总方案16-17
• 2.2 光伏并网逆变器的工作原理17-23
• 2.2.1 交错并联反激BOOST电路原理17-19
• 2.2.2 后级单相全桥逆变(DC/AC)电路工作原理19-20
• 2.2.3 逆变并网电流控制跟踪方法20-23
• 3 太阳能光伏阵列最大功率点跟踪23-34
• 3.1 太阳能光伏电池及其特性23-26
• 3.1.1 光伏电池等效电路与输出特性24-25
• 3.1.2 影响光伏电池输出的因素温度25
• 3.1.3 影响光伏电池输出的因素光照强度25-26
• 3.1.4 影响光伏电池输出的因素负载阻抗26
• 3.2 最大功率点跟踪控制方法比较与分析26-30
• 3.2.1 扰动观测法27
• 3.2.2 定电压跟踪法27
• 3.2.3 电导增量法27-29
• 3.2.4 短路电流比例系数法29
• 3.2.5 其他MPPT控制方法29-30
• 3.3 最大功率点跟踪的具体实现方法30-34
• 3.3.1 差值计算法30-32
• 3.3.2 两级型结构光伏并网逆变器控制系统实现方法32-34
• 4 基于DSP的光伏并网逆变器软硬件设计34-49
• 4.1 光伏并网逆变器总体技术条件34
• 4.2 光伏并网逆变器硬件设计34-40
• 4.2.1 交错并联反激BOOST电路设计34-37
• 4.2.2 单相全桥逆变电路设计37-38
• 4.2.3 并网电流检测电路设计38-39
• 4.2.4 电网电压检测电路设计39
• 4.2.5 电网相位检测电路设计39-40
• 4.3 光伏并网逆变器软件设计40-49
• 4.3.1 系统软件总体设计40-41
• 4.3.2 系统主程序41-42
• 4.3.3 MPPT控制T1中断程序设计42
• 4.3.4 前级(PWM)T3中断程序设计42-44
• 4.3.5 后级(SPWM)T2中断程序设计44
• 4.3.6 同步信号捕获中断程序设计44
• 4.3.7 数字PI程序设计44-47
• 4.3.8 故障处理中断程序47-48
• 4.3.9 软件抗干扰措施48-49
• 5 光伏并网逆变器实验结果49-54
• 5.1 光伏并网逆变器并网实验49
• 5.2 光伏并网逆变器纹波实验49-50
• 5.3 光伏并网逆变器启动关闭实验50-51
• 5.4 系统孤岛保护实验51-54
• 结论54-55
• 参考文献55-57
• 致谢57-58

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