基于交錯并聯(lián)flyback的新型光伏陣列控制器研究

【摘要】：光伏產(chǎn)業(yè)當下發(fā)展迅猛,光伏產(chǎn)品的效率與成本仍是兩個不可忽視的問題。由于光伏組件的輸出呈非線性,并且其開路電壓短路電流等關鍵參數(shù)也會隨溫度、輻射照度等環(huán)境因素而改變,尤其是民用、商用級產(chǎn)品,非常容易受到局部環(huán)境光遮蔽等因素的影響,因此針對由光伏組件組成的光伏陣列的最大功率點追蹤,保持較高的效率與較低的成本是個難題。本文首先分析了光伏組件的特性,總結(jié)了幾種常用的MPPT控制算法,然后從效率和控制器成本的角度分析了光伏陣列的分布式MPPT控制方案。針對分布式MPPT控制方案在DSP、傳感器方面的高成本問題,基于交錯并聯(lián)flyback變流器,提出了一種新的基于導通時間的MPPT控制方案,可以僅采樣輸入電壓而不需要電流傳感器,進行功率計算,使用一片TMS320F28035實現(xiàn)每個模塊式光伏陣列子系統(tǒng)的MPPT,既能實現(xiàn)MPPT的追蹤,應對局部環(huán)境光遮蔽,又能節(jié)約成本。為了減輕變流器輸入輸出電容的濾波壓力,本文將交錯技術應用于flyback電路。為提高變流器效率,對硬件和軟件進行了設計,使flyback工作于準諧振軟開關狀態(tài)。DSP選用了TMS320F28035,具有CLA協(xié)處理器,支持浮點運算和雙核并行運算。經(jīng)過硬件和軟件的詳細設計,搭建了仿真和實驗平臺,基于TMS320F28035編寫了多核并行控制程序,通過仿真和實驗,實現(xiàn)了基本功能,最終驗證了電路設計、控制策略的可行性。 【關鍵詞】：交錯并聯(lián) 準諧振 導通時間控制 多核
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10-13
• 1.1.1 常規(guī)能源現(xiàn)狀及前景10-11
• 1.1.2 我國能源發(fā)展概況11
• 1.1.3 我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽11-13
• 1.2 光伏系統(tǒng)介紹13-16
• 1.2.1 主流的光伏電池13-14
• 1.2.2 光伏系統(tǒng)應用14-16
• 1.3 光伏發(fā)電的優(yōu)勢與局限性16-17
• 1.4 本文的主要研究工作17-18
• 第2章 光伏陣列的MPPT研究18-45
• 2.1 光伏電池建模與主要技術參數(shù)18-24
• 2.1.1 光伏電池建模18-20
• 2.1.2 光伏電池的主要技術參數(shù)20-24
• 2.2 光伏電池MPPT24-34
• 2.2.1 擾動觀測法26-27
• 2.2.2 電導增量法27-31
• 2.2.3 爬山法31
• 2.2.4 基于比例的MPPT控制方法31-33
• 2.2.5 實現(xiàn)MPPT的硬件方案33-34
• 2.3 光伏陣列MPPT34-42
• 2.3.1 光伏陣列34-37
• 2.3.2 集中式MPPT37-39
• 2.3.3 分布式MPPT39-42
• 2.4 優(yōu)化的分布式MPPT方案42-45
• 第3章 硬件設計方案45-58
• 3.1 硬件設計方案概覽45-48
• 3.1.1 主控制器45
• 3.1.2 AD轉(zhuǎn)換器45
• 3.1.3 數(shù)據(jù)采樣45-46
• 3.1.4 DC-DC變流器46
• 3.1.5 驅(qū)動電路46-48
• 3.2 交錯并聯(lián)flyback設計48-58
• 3.2.1 變流器基本參數(shù)48
• 3.2.2 交錯并聯(lián)技術48-50
• 3.2.3 flyback準諧振軟開關工作原理50-53
• 3.2.4 主要電路參數(shù)設計53-58
• 第4章 軟件系統(tǒng)設計58-71
• 4.1 基本介紹58-62
• 4.1.1 DSP介紹58-59
• 4.1.2 軟件平臺59
• 4.1.3 IO資源需求59-62
• 4.2 功能模塊核心分配62-66
• 4.2.1 C28x功能模塊配置64-65
• 4.2.2 CLA功能模塊配置65-66
• 4.3 基于導通時間控制的MPPT實現(xiàn)66-68
• 4.3.1 電感峰值電流表達式66
• 4.3.2 基于輸入輸出電壓的功率表達式66-67
• 4.3.3 功率表達式在DSP中的實現(xiàn)67-68
• 4.4 多核優(yōu)化68-71
• 4.4.1 存儲空間優(yōu)化68-69
• 4.4.2 代碼配合69-71
• 第5章 仿真與實驗71-80
• 5.1 引言71
• 5.2 仿真驗證71-74
• 5.3 實驗驗證74-77
• 5.3.1 交錯并聯(lián)準諧振實現(xiàn)74-76
• 5.3.2 MPPT實現(xiàn)驗證76-77
• 5.4 損耗分析77-80
• 5.4.1 MOSFET77-78
• 5.4.2 變壓器78-79
• 5.4.3 副邊二極管79
• 5.4.4 PCB設計79-80
• 第6章 總結(jié)及展望80-82
• 6.1 總結(jié)80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文86

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