基于DSP的太陽能并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)

【摘要】：隨著能源問題和環(huán)境污染問題的日益突出，太陽能作為一種可再生的清潔能源受到越來越多國家的重視，太陽能在世界能源領(lǐng)域已經(jīng)有了舉足輕重的地位。相比于小型離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)更能發(fā)揮太陽能取之不盡用之不竭的優(yōu)點(diǎn)，太陽能并網(wǎng)發(fā)電將是以后的必然趨勢。隨著太陽能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)研究的不斷深入以及DSP等微型處理器技術(shù)的發(fā)展，并網(wǎng)逆變器作為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，人們越來越重視對其的研究。因此，課題針對基于DSP的太陽能并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。 首先課題對光伏電池陣列進(jìn)行了研究，通過對光伏電池輸出特性的分析，利用光伏電池的等效電路，建立了光伏電池陣列的工程用數(shù)學(xué)模型，并在SIMUlink中建立了仿真模型，并通過仿真證明其輸出特性曲線符合實(shí)際情況；在光伏電池陣列仿真模型的基礎(chǔ)上，分析了幾種常用的最大功率跟蹤算法，并結(jié)合BOOST升壓電路建立了整體仿真模型，實(shí)現(xiàn)了光伏陣列的最大功率跟蹤。 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變，分析了并網(wǎng)逆變器的工作原理，在對已有電流控制方法分析對比的基礎(chǔ)上，課題選擇SVPWM波形調(diào)制技術(shù)對電流控制進(jìn)行研究，分析了SVPWM控制方法的原理以及實(shí)現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上給出了詳細(xì)的仿真模型；然后對并網(wǎng)逆變系統(tǒng)模型進(jìn)行了深入分析，確定采用電壓電流雙閉環(huán)PI控制策略，并建立了并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的仿真模型，通過仿真驗(yàn)證了其正確性。 針對并網(wǎng)逆變器控制策略，提出了采用端口受控哈密頓和能量成型控制方法來研究光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制問題。該方法根據(jù)端口受控哈密頓和能量成型控制理論，建立了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的PCH模型，采用互聯(lián)和阻尼配置的能量成型方法，通過對參數(shù)的配置，設(shè)計(jì)出了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制器。仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制方法的正確性。 在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，確定了控制芯片，選擇了合適的功率開關(guān)管，設(shè)計(jì)了合理的器件參數(shù)，搭建了系統(tǒng)硬件平臺，主要包括三相全橋逆變電路、濾波電路、控制芯片、驅(qū)動電路以及保護(hù)電路；基于硬件平臺，在CCS中完成了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，通過DSP的事件管理器產(chǎn)生SVPWM波形，實(shí)現(xiàn)了逆變功能。 【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)逆變器 能量成型 MPPT SVPWM DSP
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 太陽能發(fā)電的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 太陽能并網(wǎng)逆變器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 光伏電池模型與 MPPT 控制16-27
• 2.1 光伏電池模型16-20
• 2.1.1 光伏電池的等效電路16-17
• 2.1.2 光伏電池的數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.1.3 仿真分析18-20
• 2.2 最大功率跟蹤（MPPT）20-24
• 2.2.1 恒電壓跟蹤法20-21
• 2.2.2 擾動觀察法21-22
• 2.2.3 電導(dǎo)增量法22-24
• 2.3 基于 BOOST 電路的 MPPT 控制算法的仿真研究24-26
• 2.3.1 MPPT 控制的原理的 BOOST 電路實(shí)現(xiàn)24
• 2.3.2 MPPT 模型與仿真分析24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 并網(wǎng)逆變器控制策略的研究27-47
• 3.1 并網(wǎng)逆變器的工作原理27-28
• 3.2 并網(wǎng)逆變器控制策略分析28-35
• 3.2.1 SVPWM 控制方式的原理28-29
• 3.2.2 SVPWM 的實(shí)現(xiàn)29-31
• 3.2.3 SVPWM 控制方法的仿真31-35
• 3.3 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的分析與建模35-38
• 3.3.1 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的分析35-36
• 3.3.2 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的建模與仿真36-38
• 3.4 并網(wǎng)逆變器的能量成型控制策略38-46
• 3.4.1 端口受控哈密頓（PCH）系統(tǒng)和能量成型控制38
• 3.4.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的 PCH 模型38-41
• 3.4.3 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)41-44
• 3.4.4 仿真分析44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 硬件電路與軟件設(shè)計(jì)47-52
• 4.1 并網(wǎng)逆變器硬件電路設(shè)計(jì)47-49
• 4.1.1 逆變器主電路設(shè)計(jì)47-48
• 4.1.2 逆變器控制電路設(shè)計(jì)48-49
• 4.2 軟件設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 第5章 總體仿真和實(shí)驗(yàn)分析52-58
• 5.1 并網(wǎng)系統(tǒng)總體仿真52-55
• 5.2 實(shí)驗(yàn)分析55-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-64
• 致謝64

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