500W單相光伏并網(wǎng)逆變器的研制

【摘要】：太陽(yáng)能資源是取之不盡用之不竭的綠色能源，光伏發(fā)電作為太陽(yáng)能資源利用的有效方式，正受到世界各國(guó)的重視，其中光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)具有較高的能源利用率和較低的維護(hù)費(fèi)用。光伏并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制策略研究已成為光伏并網(wǎng)技術(shù)研究的熱點(diǎn)課題。本文在深入學(xué)習(xí)和理解光伏并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域的最新研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了500W單相光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制策略和計(jì)算機(jī)仿真等方面進(jìn)行了分析。本文的主要工作如下： (1)設(shè)計(jì)了DC-DC-LFAC兩級(jí)式單相光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的硬件系統(tǒng)，主要介紹了逆變器主電路、輔助電源、檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路等模塊的設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)原理圖詳細(xì)介紹了各模塊的工作原理，元器件選購(gòu)等細(xì)節(jié)；最后對(duì)DSP硬件資源的分配情況做了簡(jiǎn)要介紹。 (2)介紹了太陽(yáng)能電池的工作原理、等效電路模型和工程數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建了太陽(yáng)能電池的MATLAB仿真模型，對(duì)太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤的原理，及各種最大功率點(diǎn)跟蹤算法作了簡(jiǎn)要介紹，提出了基于擾動(dòng)觀察法和遺傳算法的最大功率點(diǎn)跟蹤算法，并通過(guò)MATLAB的遺傳算法工具箱進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該算法具有極好的抗干擾能力和較快的搜索速度。 (3)對(duì)單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略進(jìn)行了探討，比較了電流滯環(huán)跟蹤控制和SPWM電流控制的優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)分析了SPWM閉環(huán)電流控制的原理，并通過(guò)MATLAB驗(yàn)證了該方法的合理性，最后闡述了該方法在TMS320F2812上的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 (4)完成了基于TMS320F2812的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括基于DSP的軟件鎖相環(huán)、FIR濾波器設(shè)計(jì)、IIR濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)預(yù)測(cè)等模塊，最后通過(guò)TI的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)DSP/BIOS完成軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 Boost電路 最大功率點(diǎn)跟蹤 太陽(yáng)能電池
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TM615;TM464
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 課題的研究背景9-11
• 1.1.1 國(guó)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和趨勢(shì)9-10
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和趨勢(shì)10-11
• 1.2 課題的研究意義11
• 1.3 光伏技術(shù)概述11-14
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成11-13
• 1.3.2 光伏發(fā)電的應(yīng)用類型13-14
• 1.4 光伏并網(wǎng)逆變器的研究概況14-19
• 1.4.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)14-17
• 1.4.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略17-18
• 1.4.3 系統(tǒng)監(jiān)控方法18-19
• 1.5 本文所做的主要工作19-20
• 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)20-43
• 2.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)20-30
• 2.1.1 DC-DC 變換電路設(shè)計(jì)20-25
• 2.1.1.1 Boost 變換器工作原理21-22
• 2.1.1.2 Boost 變換器參數(shù)選擇22-25
• 2.1.2 單相全橋逆變電路設(shè)計(jì)25-30
• 2.1.2.1 單相全橋逆變電路工作原理26-27
• 2.1.2.2 單相全橋逆變電路輸出濾波器設(shè)計(jì)27-30
• 2.2 基于 TOPSwitch 的輔助電源設(shè)計(jì)30-34
• 2.2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)30-31
• 2.2.2 器件選擇31
• 2.2.3 反饋電路設(shè)計(jì)31-32
• 2.2.4 箝位電路和欠過(guò)壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)32
• 2.2.5 高頻變壓器設(shè)計(jì)32-34
• 2.3 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)34-37
• 2.3.1 直流電壓、電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)35
• 2.3.2 電網(wǎng)電壓、電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)35-36
• 2.3.3 電網(wǎng)電壓同步信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)36-37
• 2.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)37-39
• 2.4.1 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)37-38
• 2.4.2 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)38-39
• 2.5 保護(hù)電路設(shè)計(jì)39-40
• 2.5.1 輸入過(guò)壓欠壓保護(hù)電路39
• 2.5.2 過(guò)流保護(hù)39
• 2.5.3 過(guò)頻、欠頻保護(hù)39-40
• 2.6 EMC 濾波器設(shè)計(jì)40
• 2.7 DSP 硬件資源分配40-42
• 2.8 本章小結(jié)42-43
• 第三章 太陽(yáng)能電池及其 MPPT 控制43-53
• 3.1 太陽(yáng)能電池工作原理43
• 3.2 太陽(yáng)能電池模型43-46
• 3.2.1 太陽(yáng)能電池電路等效模型43-44
• 3.2.2 太陽(yáng)能電池工程用數(shù)學(xué)模型44-46
• 3.3 最大功率點(diǎn)跟蹤原理46-47
• 3.4 常用的 MPPT 算法47-50
• 3.4.1 定電壓跟蹤法(CVT)47
• 3.4.2 擾動(dòng)觀察法(P and O)47-48
• 3.4.3 電導(dǎo)增量法(INC)48-50
• 3.5 基于遺傳算法和擾動(dòng)觀察法的 MPPT 算法50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略53-64
• 4.1 電流滯環(huán)跟蹤控制53-54
• 4.2 SPWM 電流控制技術(shù)54-60
• 4.2.1 并網(wǎng)逆變器的 SPWM 技術(shù)55-57
• 4.2.2 基于 SPWM 的并網(wǎng)逆變器閉環(huán)控制技術(shù)57-60
• 4.2.2.1 SPWM 電流閉環(huán)控制分析58-59
• 4.2.2.2 SPWM 電流閉環(huán)控制 MATLAB 仿真59-60
• 4.3 基于 DSP 的 SPWM 實(shí)現(xiàn)60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)64-76
• 5.1 基于 DSP 的軟件鎖相技術(shù)64-65
• 5.2 FIR 濾波器設(shè)計(jì)65-67
• 5.2.1 FIR 濾波器原理65-66
• 5.2.2 窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR 濾波器66-67
• 5.2.3 MATLAB 仿真分析67
• 5.3 預(yù)測(cè)算法67-68
• 5.4 IIR 濾波器設(shè)計(jì)68-70
• 5.5 基于 DSP/BIOS 的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)70-75
• 5.5.1 DSP/BIOS 簡(jiǎn)介70-71
• 5.5.2 系統(tǒng)線程規(guī)劃71-72
• 5.5.3 線程優(yōu)先級(jí)分配72-73
• 5.5.4 線程間通信與同步73-74
• 5.5.5 任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程74-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果76-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 致謝86-87
• 附錄87-90
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90

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