200W便攜式離網型太陽能光伏逆變器設計

【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源的枯竭、生態(tài)環(huán)境的日益惡化以及人類可持續(xù)發(fā)展的要求，太陽能作為一種理想的綠色能源已經引起了越來越多人的重視，成為當今世界上最有發(fā)展前景的新能源技術。為了解決偏遠地區(qū)的供電需求，離網光伏發(fā)電系統(tǒng)得到了廣泛的應用。本文以光伏離網發(fā)電系統(tǒng)的核心設備離網逆變器為研究對象，設計了一種基于低成本數(shù)字處理器TMS320F28020和專用PWM集成芯片TL494的便攜式離網型光伏逆變器，可以滿足小功率應用場合的需求。 首先，為了最大限度的利用太陽能，提高系統(tǒng)效率，本文對太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)算法進行了研究，并在MATLAB環(huán)境下利用Simulink工具搭建模型，對自適應擾動觀察法進行仿真，從而驗證其理論分析的正確性。同時，對逆變器整體進行了系統(tǒng)建模、仿真，驗證其是否滿足設計要求。 其次，詳細介紹了基于數(shù)字信號處理器TMS320F28020DSP的硬件設計，主要包含逆變電路、控制電路、輔助電路、采樣電路、驅動電路、保護電路等。本文主電路采用了比較簡單的隔離型兩級變換拓撲，即“推挽電路+單相全橋逆變”的設計方案?？刂齐娐凡捎秒p單片機的控制方案，采用三階段的充電策略給蓄電池充電。 最后，軟件部分運用C語言在DSP的開發(fā)環(huán)境CCS3.3中對系統(tǒng)進行了模塊化的程序設計方案，給出了主程序模塊、中斷子程序模塊、AD采樣模塊、帶有MPPT的蓄電池充電模塊、PWM子程序模塊的流程圖。同時，對整個系統(tǒng)進行了實驗驗證，設計了一臺200W樣機，實驗結果證明本系統(tǒng)滿足設計要求，其控制方法和策略具有可行性。 【關鍵詞】：DSP 蓄電池 光伏逆變器 推挽 MPPT
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 太陽能開發(fā)的背景和意義9-10
• 1.2 太陽能光伏發(fā)電國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢10-12
• 1.2.1 國外太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢10-11
• 1.2.2 我國太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類、應用和組成12-15
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類12-13
• 1.3.2 離網型光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用13-14
• 1.3.3 離網型光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成14-15
• 1.4 本文的主要研究內容15-17
• 第2章 太陽能電池與系統(tǒng)建模17-33
• 2.1 太陽能電池的原理和輸出特性17-22
• 2.1.1 太陽能電池的工作原理17
• 2.1.2 太陽能電池等效電路及輸出特性17-20
• 2.1.3 太陽能電池的 Matlab 建模仿真20-22
• 2.2 太陽能電池最大功率點跟蹤22-30
• 2.2.1 最大功率點跟蹤的原理22-23
• 2.2.2 傳統(tǒng)最大功率點跟蹤方法23-27
• 2.2.3 改進的自適應擾動觀察法27-28
• 2.2.4 自適應擾動觀察法的 Matlab 建模仿真28-30
• 2.3 逆變器的 Matlab 仿真30-33
• 第3章 離網型光伏逆變器的硬件設計33-48
• 3.1 逆變器硬件構成33-34
• 3.2 逆變器主電路結構34-41
• 3.2.1 主電路拓撲34-35
• 3.2.2 主電路參數(shù)選擇35-39
• 3.2.3 蓄電池充放電控制39-41
• 3.3 控制電路(芯片)41-43
• 3.3.1 控制芯片 TMS320F28020DSP 簡介41-42
• 3.3.2 DSP 中 SPWM 的實現(xiàn)42
• 3.3.3 專用 PWM 集成芯片 TL494 簡介42-43
• 3.4 充電電路43-44
• 3.5 輔助電路44
• 3.6 采樣電路44-46
• 3.6.1 直流電壓、電流采樣電路44-45
• 3.6.2 交流電壓、電流采樣電路45-46
• 3.7 驅動電路46-47
• 3.8 保護電路47-48
• 第4章 離網型光伏逆變器軟件設計48-53
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境48
• 4.2 軟件基本功能48-49
• 4.3 DSP1 主程序流程圖49
• 4.4 DSP1 帶有 MPPT 的蓄電池充電流程圖49
• 4.5 DSP2PWM 產生流程圖49-50
• 4.6 DSP2A/D 采樣子程序流程圖50
• 4.7 DSP2 中斷子程序流程圖50-51
• 4.8 實驗結果51-53
• 結論53-54
• 參考文獻54-57
• 附錄 A 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文57-58
• 附錄 B 逆變器主電路板及控制電路圖58-60
• 致謝60

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