獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電用雙向DC-DC變換器的全數(shù)字化控制

【摘要】：世界環(huán)境的日益惡化和傳統(tǒng)能源的日漸枯竭,促使了人類對新能源的研究和開發(fā)。太陽能光伏發(fā)電具有無污染、無噪音、取之不盡、用之不竭等優(yōu)點(diǎn),越來越受到世界各國的廣泛關(guān)注,在未來的供電系統(tǒng)中將占有重要的地位。本論文針對獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)用雙向DC-DC變換器,開展了基于TMS320F2812的太陽能光伏發(fā)電全數(shù)字化控制的理論和試驗(yàn)研究。 雙向DC-DC變換器(Bi-directional DC-DC Converter, BDC)是可以雙向調(diào)節(jié)能量流動方向的直流-直流變換器。論文首先分析介紹了太陽能光伏電池發(fā)電機(jī)理及DC-DC變換器的基本工作原理。然后由淺入深引出雙向DC-DC變換器的工作原理及不同的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)。該變換器高壓側(cè)接太陽能電池陣列,低壓側(cè)接鉛酸蓄電池組。 本文采用數(shù)字PID的控制算法?？刂齐娐吠ㄟ^對太陽能電池陣列輸出電壓大小的監(jiān)測決定主電路工作于Buck狀態(tài)還是工作于Boost狀態(tài)。當(dāng)主電路工作于Buck狀態(tài)時(shí),高壓側(cè)太陽能電池陣列對蓄電池組進(jìn)行充電,軟件通過對蓄電池組端電壓的判斷自動選取恒壓或恒流的充電模式。當(dāng)主電路工作于Boost狀態(tài)時(shí),低壓側(cè)蓄電池組進(jìn)行恒壓放電。電路的過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)采用軟硬件雙重保護(hù)。 文中詳細(xì)給出了獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電用雙向DC-DC變換器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟硬件設(shè)計(jì)、數(shù)字PID控制器的實(shí)現(xiàn)方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與優(yōu)化過程。 【關(guān)鍵詞】：雙向DC-DC變換器 TMS320F2812 數(shù)字PID 太陽能電池陣列 鉛酸蓄電池組
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題選題背景及意義9-10
• 1.1.1 課題選題背景9-10
• 1.1.2 課題選題意義10
• 1.2 雙向DC-DC變換器兩端輸入電源特性分析10-13
• 1.2.1 太陽電池特性10-12
• 1.2.2 鉛酸蓄電池充放電策略12-13
• 1.3 雙向DC-DC變換器的概念及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本課題的研究目的及內(nèi)容14
• 1.5 本章小結(jié)14-15
• 第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15-20
• 2.1 系統(tǒng)構(gòu)型及相關(guān)參數(shù)15-17
• 2.1.1 雙向DC-DC變換器構(gòu)型15
• 2.1.2 系統(tǒng)太陽能電池板參數(shù)15-16
• 2.1.3 系統(tǒng)鉛酸蓄電池參數(shù)16-17
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求17-18
• 2.2.1 系統(tǒng)要求17-18
• 2.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)18
• 2.3 技術(shù)路線18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第3章 系統(tǒng)主電路拓?fù)浼捌涔ぷ髟?/span>20-39
• 3.1 雙向DC-DC變換器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-21
• 3.1.1 非隔離雙向DC-DC變換器20-21
• 3.1.2 隔離雙向DC-DC變換器21
• 3.2 系統(tǒng)主電路拓?fù)浼捌涔ぷ髟?/span>21-25
• 3.2.1 系統(tǒng)主電路Buck支路工作原理22-23
• 3.2.2 系統(tǒng)主電路Boost支路工作原理23-25
• 3.3 系統(tǒng)主電路參數(shù)計(jì)算25-31
• 3.3.1 儲能電感的容量計(jì)算25-27
• 3.3.2 濾波電容的容量計(jì)算27-28
• 3.3.3 主功率開關(guān)器件類型選取及容量計(jì)算28-29
• 3.3.4 無損吸收電路的設(shè)計(jì)29-31
• 3.4 Buck電路仿真及分析31-35
• 3.4.1 Buck電路模型的建立及參數(shù)設(shè)置32
• 3.4.2 Buck電路仿真波形32-33
• 3.4.3 Buck各主要元器件參數(shù)對輸出波形的影響33-35
• 3.5 Boost電路仿真及分析35-38
• 3.5.1 Boost電路模型的建立及參數(shù)設(shè)置35
• 3.5.2 Boost電路仿真波形35-36
• 3.5.3 Boost電路各主要元器件參數(shù)對輸出波形的影響36-38
• 3.6 主電路參數(shù)整定及整定后仿真波形38
• 3.7 本章小結(jié)38-39
• 第4章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)39-50
• 4.1 控制系統(tǒng)硬件電路組成部分39
• 4.1.1 控制系統(tǒng)組成部分39
• 4.1.2 控制系統(tǒng)元器件說明39
• 4.2 TMS320F2812最小系統(tǒng)39-40
• 4.2.1 TMS320F2812概述39-40
• 4.2.2 DSP2812最小系統(tǒng)40
• 4.3 控制電源板的優(yōu)化設(shè)計(jì)40-42
• 4.4 AD采樣電路42-45
• 4.4.1 電壓采樣及調(diào)理電路42-43
• 4.4.2 電流采樣及調(diào)理電路43-44
• 4.4.3 AD采樣校準(zhǔn)電路44-45
• 4.5 PWM驅(qū)動電路45-48
• 4.6 保護(hù)電路48-49
• 4.7 本章小結(jié)49-50
• 第5章 系統(tǒng)調(diào)試工具及控制算法實(shí)現(xiàn)50-60
• 5.1 DSP開發(fā)軟件及工具50-51
• 5.1.1 軟件開發(fā)工具50
• 5.1.2 硬件開發(fā)工具概述50-51
• 5.2 數(shù)字信號處理概述51-52
• 5.3 系統(tǒng)程序控制算法實(shí)現(xiàn)52-59
• 5.3.1 充放電模式間的切換原則52
• 5.3.2 系統(tǒng)主程序流程52-53
• 5.3.3 PWM軟件實(shí)現(xiàn)流程53-55
• 5.3.4 A/D轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn)流程55-56
• 5.3.5 數(shù)字PID調(diào)節(jié)算法實(shí)現(xiàn)流程56-58
• 5.3.6 系統(tǒng)充放電程序流程改進(jìn)58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第6章 整機(jī)安裝調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-67
• 6.1 控制板調(diào)試平臺制作及PCB板調(diào)試60-63
• 6.1.1 調(diào)試平臺設(shè)計(jì)及制作60
• 6.1.2 控制線路板的調(diào)試60-63
• 6.2 整機(jī)的安裝調(diào)試63-66
• 6.2.1 充電模式實(shí)驗(yàn)63-64
• 6.2.2 放電模式實(shí)驗(yàn)64-65
• 6.2.3 充放電模式切換實(shí)驗(yàn)65
• 6.2.4 調(diào)試過程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及展望65-66
• 6.3 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文71-72
• 致謝72

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