單相光伏并網(wǎng)逆變器的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：隨著全世界能源和環(huán)境問題的日趨嚴(yán)峻，太陽能已然成為了世界的能源發(fā)展的重點(diǎn)。要想更好更全面地利用太陽能，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是目前甚至將來很長一段時(shí)間內(nèi)的最好選擇。而光伏并網(wǎng)逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)核心部件是系統(tǒng)效率的重要決定因素之一，因此，對光伏并網(wǎng)逆變器的研究具有重大的實(shí)際意義。 在深入學(xué)習(xí)和研究了直流到直流的升壓技術(shù)、直流到交流的全橋逆變技術(shù)、MATLAB及電路仿真技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、信號采樣技術(shù)、光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)、DSP2812的應(yīng)用技術(shù)等相關(guān)技術(shù)后，設(shè)計(jì)制作了一款功率為1KW的改良光伏并網(wǎng)逆變器。 本課題中的光伏并網(wǎng)逆變器主要分為主控單元、升壓及逆變單元、驅(qū)動(dòng)單元、采樣單元等。其中，主控單元的核心控制芯片為TMS320F2812芯片。本設(shè)計(jì)采用了前級升壓和后級逆變的兩級模式，結(jié)合輔助電源、驅(qū)動(dòng)、采樣等電路，再輔之以保護(hù)電路完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。另外，論文中對最大功率跟蹤算法進(jìn)行了研究和分析，并對擾動(dòng)觀察法進(jìn)行了改進(jìn)和完善，使系統(tǒng)效率更高，運(yùn)行更為穩(wěn)定。本文還對系統(tǒng)中各個(gè)模塊軟件運(yùn)行流程進(jìn)行了分析優(yōu)化，并完成了系統(tǒng)的程序編寫。最后，對制作的樣機(jī)進(jìn)行了穩(wěn)定性和可靠性測試分析。結(jié)果說明，本系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，符合設(shè)計(jì)要求。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 逆變器 并網(wǎng) 最大功率 TMS320F2812
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究和發(fā)展?fàn)顩r10-12
• 1.2.1 國外光伏逆變器研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏逆變器研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 系統(tǒng)理論12-18
• 1.3.1 太陽能電池13-14
• 1.3.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)14-16
• 1.3.3 光伏逆變器16-17
• 1.3.4 最大功率跟蹤原理17-18
• 1.4 主要研究和設(shè)計(jì)內(nèi)容18-19
• 1.5 章節(jié)安排19-20
• 2. 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)20-29
• 2.1 常用光伏逆變器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-23
• 2.2 系統(tǒng)構(gòu)架及運(yùn)行原理23-24
• 2.3 主控單元24-26
• 2.3.1 TMS320F2812 相關(guān)參數(shù)及功能25-26
• 2.4 升壓及逆變單元26-27
• 2.5 驅(qū)動(dòng)單元27-28
• 2.6 采樣單元28-29
• 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)29-42
• 3.1 輔助電源電路29
• 3.2 前級升壓電路29-33
• 3.2.1 電路原理圖30-31
• 3.2.2 斬波電路電感參數(shù)的設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.3 斬波電路電容參數(shù)的設(shè)計(jì)32-33
• 3.3 后級逆變電路33-34
• 3.4 交流濾波電路34-36
• 3.4.1 濾波器結(jié)構(gòu)選擇34
• 3.4.2 交流濾波器電感、電容參數(shù)設(shè)計(jì)34-36
• 3.5 驅(qū)動(dòng)電路36-37
• 3.6 主控電路37-39
• 3.6.1 復(fù)位電路37-38
• 3.6.2 晶振電路38
• 3.6.3 JTAG 接口電路38
• 3.6.4 芯片電路38-39
• 3.7 采樣電路39-42
• 3.7.1 太陽能電池輸出電壓電流采樣電路40
• 3.7.2 逆變器輸出電流采樣電路40-41
• 3.7.3 電網(wǎng)電壓采樣電路41-42
• 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)42-62
• 4.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境42-43
• 4.2 本設(shè)計(jì)軟件的總體構(gòu)成43-46
• 4.3 最大功率點(diǎn)跟蹤的算法研究與設(shè)計(jì)46-57
• 4.3.1 太陽能電池建模與仿真46-49
• 4.3.2 擾動(dòng)觀察法分析及改進(jìn)49-51
• 4.3.3 擾動(dòng)觀察法第一次改進(jìn)51-54
• 4.3.4 擾動(dòng)觀察法第二次改進(jìn)54-55
• 4.3.5 擾動(dòng)觀察法第三次改進(jìn)55-57
• 4.4 中斷程序設(shè)計(jì)57-58
• 4.5 SPWM 波生成58-59
• 4.6 軟件鎖相環(huán)的實(shí)現(xiàn)59-62
• 5. 系統(tǒng)性能測試與分析62-67
• 5.1 輔助電源性能測試62-63
• 5.2 升壓電路中的 PWM 測試63-64
• 5.3 SPWM 波形測試64-65
• 5.4 逆變器輸出電流測試65
• 5.5 樣機(jī)并網(wǎng)測試65-67
• 6. 總結(jié)67-68
• 附錄68-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75-76
• 致謝76-77

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