基于DSP的小功率光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)的研究

【摘要】：隨著能源的匱乏和環(huán)境的惡化，可再生能源備受青睞。其中，太陽(yáng)能具有資源豐富、清潔環(huán)保、可大規(guī)模開(kāi)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。光伏發(fā)電就是其中主要的利用方式之一。光伏并網(wǎng)逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要裝置，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制算法成為光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 本文以光伏并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象,從逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、逆變并網(wǎng)控制、最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）三方面開(kāi)展了研究，設(shè)計(jì)了以DSP28335為主控芯片的500W單相光伏并網(wǎng)逆變器。該逆變器的硬件部分主要由采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和功率電路組成。針對(duì)單級(jí)式輸出功率低、抗干擾能力弱等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了兩級(jí)式無(wú)隔離逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，本文提出了變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法的MPPT算法，并利用MATLAB進(jìn)行了建模仿真，通過(guò)與恒壓法、電導(dǎo)增量法、擾動(dòng)觀察法的比較，發(fā)現(xiàn)變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法能夠根據(jù)前后功率的變化實(shí)時(shí)調(diào)整步長(zhǎng)，快速跟蹤最大功率點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)算法在最大功率點(diǎn)產(chǎn)生誤判和振蕩的缺點(diǎn)，改善了傳統(tǒng)光伏發(fā)電易受溫度、光照等因素影響的現(xiàn)象。同時(shí)，針對(duì)并網(wǎng)電能質(zhì)量差、開(kāi)關(guān)損耗大的問(wèn)題，采用基于SPWM的電壓電流雙環(huán)控制算法，實(shí)現(xiàn)了同頻同相的并網(wǎng)。 通過(guò)軟硬件的結(jié)合，制作了一臺(tái)500W光伏并網(wǎng)逆變器?；谠撃孀兤鞔罱藢?shí)驗(yàn)平臺(tái)，分別采用遮蔽法和雙環(huán)控制進(jìn)行了MPPT和并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了逆變器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制策略的合理性，且能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 并網(wǎng)逆變器 最大功率點(diǎn)跟蹤 雙環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符號(hào)說(shuō)明8-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國(guó)外光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 并網(wǎng)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 并網(wǎng)逆變器中 DSP 應(yīng)用的研究現(xiàn)狀15
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及最大功率點(diǎn)跟蹤17-29
• 2.1 并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-19
• 2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤19-28
• 2.2.1 常用的最大功率點(diǎn)跟蹤算法19-25
• 2.2.2 改進(jìn)的變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法25-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 并網(wǎng)逆變器的硬件電路設(shè)計(jì)29-45
• 3.1 技術(shù)要求29-30
• 3.2 控制電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.3 采樣電路設(shè)計(jì)31-37
• 3.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)37-42
• 3.4.1 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的整體設(shè)計(jì)37-38
• 3.4.2 芯片 2ED020I12-F2 簡(jiǎn)介38-40
• 3.4.3 驅(qū)動(dòng)電路分析40-42
• 3.5 功率電路設(shè)計(jì)42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 并網(wǎng)逆變器的軟件設(shè)計(jì)45-56
• 4.1 系統(tǒng)的主程序45-46
• 4.2 A/D 采樣子程序46
• 4.3 SPWM 子程序46-48
• 4.4 MPPT 子程序48-49
• 4.5 雙環(huán)并網(wǎng)子程序49-52
• 4.6 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境52-55
• 4.6.1 Code Composer Studio 開(kāi)發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)介52-53
• 4.6.2 Altium Designer 的開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介53-55
• 4.7 本章小結(jié)55-56
• 第五章 實(shí)驗(yàn)研究56-62
• 5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備56-59
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案59
• 5.3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析59-61
• 5.3.1 MPPT 實(shí)驗(yàn)59-60
• 5.3.2 采樣實(shí)驗(yàn)60
• 5.3.3 驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)60-61
• 5.3.4 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 總結(jié)62
• 6.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 附錄 A MPPT 程序68-72
• 附錄 B PWM 程序72-75
• 附錄 C 相位追蹤程序75-76
• 附錄 D 并網(wǎng)逆變器的 PCB 圖76-78
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-79
• 致謝79-80

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