基于ARM+DSP架構(gòu)的太陽能光伏智能并網(wǎng)逆變器

【摘要】： 隨著世界能源危機的到來,太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求,我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能,使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學(xué)魯能實習基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”,目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計工作。本文主要研究內(nèi)容有: 1.本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術(shù)。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點,進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 2.采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真,包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設(shè)計算法的可行性,對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導(dǎo)意義。 3.本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng),并設(shè)計了相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線,SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS485總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 4.本文設(shè)計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法:功率擾動觀察法或增量電導(dǎo)法;孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式,被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結(jié)合的方式,主動式采用正反饋頻率偏移法;為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相,使用了軟件鎖相環(huán)控制技術(shù)。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 5.本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖,以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 6.最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結(jié)果分析。結(jié)果顯示:該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設(shè)計方案所應(yīng)完成的各項功能,樣機的性能比較理想。 【關(guān)鍵詞】：太陽能光伏 并網(wǎng)逆變器 SPWM DSP ARM
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 符號說明11-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-16
• 1.1.1 世界太陽能光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景12-14
• 1.1.1.1 世界太陽能光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.1.1.2 國際上對光伏發(fā)電的預(yù)測和發(fā)展路線圖12-14
• 1.1.2 我國太陽能光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景14-16
• 1.1.2.1 國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.1.2.2 國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電發(fā)展前景15-16
• 1.2 本文所做的工作和論文主要內(nèi)容16-20
• 第2章 并網(wǎng)逆變器主電路設(shè)計與仿真20-30
• 2.1 主電路的設(shè)計20-22
• 2.2 并網(wǎng)逆變器控制算法設(shè)計22-25
• 2.2.1 單極性正弦脈寬調(diào)制方式22-24
• 2.2.2 雙極性正弦脈寬調(diào)制方式24-25
• 2.3 并網(wǎng)逆變器MATLAB算法仿真25-30
• 2.3.1 并網(wǎng)逆變器前級DC-DC變換控制算法仿真25-26
• 2.3.2 并網(wǎng)逆變器后級DC-AC逆變控制算法仿真26-30
• 第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計30-56
• 3.1.芯片選擇30-39
• 3.1.1 DSP芯片TMS320F281230-33
• 3.1.2 ARM芯片S3C241033-39
• 3.1.2.1 S3C2410的特性34-38
• 3.1.2.2 S3C2410存儲器控制器38-39
• 3.2 硬件控制系統(tǒng)設(shè)計39-56
• 3.2.1 TMS320F2812電源電路設(shè)計40-41
• 3.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計41-44
• 3.2.2.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS836441-42
• 3.2.2.2 ADS8364與TMS320F2812的接口設(shè)計42-43
• 3.2.2.3 ADS8364前端調(diào)理電路的設(shè)計43-44
• 3.2.3 電流保護電路設(shè)計44
• 3.2.4 TMS320F2812 eCAN總線接口設(shè)計44-47
• 3.2.5 TMS320F2812與S3C2410 SPI總線接口設(shè)計47-48
• 3.2.6 S3C2410 LCD液晶顯示接口設(shè)計48-50
• 3.2.7 S3C2410的RS-232C/RS-485總線接口設(shè)計50-52
• 3.2.8 S3C2410以太網(wǎng)總線接口設(shè)計52-54
• 3.2.8.1 CS8900簡介52-53
• 3.2.8.2 以太網(wǎng)硬件接口電路設(shè)計53-54
• 3.2.9 S3C2410的實時時鐘設(shè)計54-55
• 3.2.10 S3C2410鍵盤硬件電路設(shè)計55-56
• 第4章 軟件程序設(shè)計56-86
• 4.1 數(shù)字PID控制算法設(shè)計56-59
• 4.2 ADS8364軟件程序設(shè)計59-61
• 4.2.1 TMS320F2812參數(shù)設(shè)置59-60
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集過程60-61
• 4.3 軟件鎖相環(huán)程序設(shè)計61-65
• 4.3.1 鎖相環(huán)工作原理61-62
• 4.3.2 軟件鎖相環(huán)程序設(shè)計62-65
• 4.4 孤島檢測軟件程序設(shè)計65-68
• 4.5 最大功率跟蹤(MPPT)控制軟件程序設(shè)計68-72
• 4.5.1 功率擾動觀察法69-70
• 4.5.2 增量電導(dǎo)法70-72
• 4.6 TMS320F2812 eCAN總線程序設(shè)計72-74
• 4.7 S3C2410與TMS320F2812 SPI總線程序設(shè)計74-76
• 4.8 S3C2410 RS485總線程序設(shè)計76
• 4.9 S3C2410 RS232總線程序設(shè)計76-77
• 4.10 S3C2410以太網(wǎng)總線程序設(shè)計77-78
• 4.11 SPWM軟件程序設(shè)計78-85
• 4.11.1 SPWM生成原理78-79
• 4.11.2 SPWM軟件設(shè)計的基本思想79-82
• 4.11.2.1 定時器中斷79-80
• 4.11.2.2 連續(xù)增/減計數(shù)模式80-81
• 4.11.2.3 對稱PWM波形輸出81-82
• 4.11.3 并網(wǎng)逆變器前級DC-DC變換PWM軟件設(shè)計82-83
• 4.11.4 并網(wǎng)逆變器后級DC-AC逆變SPWM軟件實現(xiàn)83-85
• 4.12 TMS320F2812和S3C2410主程序設(shè)計85-86
• 第5章 實驗結(jié)果及分析86-88
• 第6章 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 全文總結(jié)88-89
• 6.2 研究工作展望89-90
• 參考文獻90-94
• 感謝94-95
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表95

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