基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)控制的優(yōu)化研究

【摘要】：隨著化石能源逐漸減少，以及由化石能源的過度使用產(chǎn)生的諸多問題，迫使人類尋找一種綠色清潔的能源作為化石能源的替代品，其中太陽能因其具有無限的儲量，對環(huán)境無任何污染等優(yōu)點逐漸成為化石能源最理想的主要替代品。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是人類將太陽能轉(zhuǎn)化為電能最主要方式，而并網(wǎng)逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的接口，是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其性能的好壞直接影響了太陽能的利用率。論文針對光伏并網(wǎng)逆變器進行了較為系統(tǒng)的理論與應(yīng)用研究，針對并網(wǎng)逆變器的性能提出了改進的正弦脈寬調(diào)制技術(shù)與新型軟件鎖相技術(shù)，對改進并網(wǎng)逆變器的性能、提高太陽能轉(zhuǎn)換效率有重要意義。 目前SPWM信號最主要的方式是采用正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，由于其控制簡單、輸出諧波可控和響應(yīng)速度快，在高頻全橋結(jié)構(gòu)逆變器的控制技術(shù)中也應(yīng)用廣泛。論文詳細分析對比了各種常用的正弦脈寬調(diào)制方法的優(yōu)缺點，提出了一種改進的正弦脈寬調(diào)制方法，論述了其基本原理，并進行了實驗分析，實驗表明該控制點時刻的計算只需求解簡單的直線交點方程，控制算法簡單。鎖相技術(shù)是光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的重要組成部分。論文在總結(jié)諸多鎖相技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的基于TMS320LF2812的軟件鎖相算法和硬件電路結(jié)構(gòu)，其軟件算法是對周期寄存器值進行PI調(diào)節(jié)的同時對調(diào)制正弦表的指針變量進行比例調(diào)節(jié)，硬件部分很好的提高了采樣精度。 TMS320LF2812DSP數(shù)字信號處理器是TI公司推出的32位定點DSP控制器，是目前控制領(lǐng)域應(yīng)用較廣的處理器之一，文中詳細介紹了將改進的正弦脈寬調(diào)制技術(shù)和新型軟件鎖相技術(shù)通過F2812實現(xiàn)的方法與軟件流程，以及并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的其它一些重要程序的算法與流程。最后在一臺基于DSP芯片TMS320LF2812的單相光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中應(yīng)用與實踐了本論文提出的各種改進方案，實驗結(jié)果表明本論文提出的各種改進方案能夠提高光伏并網(wǎng)逆變器的性能，增強太陽能的利用效率，對于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展有著重要意義。 【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)逆變器 正弦脈寬調(diào)制技術(shù) 軟件鎖相技術(shù) DSP
【學(xué)位授予單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 論文的背景與意義11-12
• 1.2 光伏發(fā)電的發(fā)展情況12-15
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電狀況12-14
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電狀況14-15
• 1.3 并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)控制技術(shù)15
• 1.4 論文主要工作15-17
• 第二章 光伏并網(wǎng)逆變器的原理17-29
• 2.1 光伏并網(wǎng)逆變器的分類17-19
• 2.1.1 工頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器17
• 2.1.2 高頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器17-18
• 2.1.3 單級型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器18
• 2.1.4 多級型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器18-19
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)控制策略19-21
• 2.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電的最大功率點跟蹤（MPPT）技術(shù)21-25
• 2.3.1 MPPT 控制基本工作原理21
• 2.3.2 幾種常用的 MPPT 技術(shù)21-25
• 2.4 系統(tǒng)的總體設(shè)計25-26
• 2.5 TMS320LF2812 型 DSP 芯片簡介26-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 光伏并網(wǎng)逆變器正弦脈寬調(diào)制控制算法優(yōu)化設(shè)計29-35
• 3.1 正弦脈寬調(diào)制技術(shù)基本原理29
• 3.2 傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制技術(shù)29-31
• 3.2.1 自然采樣法29-30
• 3.2.2 對稱規(guī)則采樣法30
• 3.2.3 不對稱規(guī)則采樣法30-31
• 3.3 改進的不對稱規(guī)則采樣法31-33
• 3.3.1 改進的不對稱規(guī)則采樣法的基本原理31-32
• 3.3.2 反相載波交點式采樣法交點值的求解32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第四章 光伏并網(wǎng)逆變器鎖相技術(shù)優(yōu)化設(shè)計35-45
• 4.1 鎖相環(huán)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用35
• 4.2 傳統(tǒng)模擬鎖相環(huán)基本原理35-37
• 4.3 軟件鎖相環(huán)的原理37-40
• 4.3.1 軟件鎖相環(huán)的發(fā)展37
• 4.3.2 軟件鎖相環(huán)的原理37-38
• 4.3.3 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的軟件鎖相技術(shù)38-40
• 4.4 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的新型軟件鎖相技術(shù)40-43
• 4.4.1 新型軟件鎖相技術(shù)快速性分析40-41
• 4.4.2 新型軟件鎖相技術(shù)穩(wěn)定性分析41-42
• 4.4.3 新型軟件鎖相精度分析42
• 4.4.4 新型鎖相技術(shù)的鎖相環(huán)硬件電路設(shè)計42-43
• 4.5 仿真分析43-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第五章 基于 DSP 的逆變系統(tǒng)軟件設(shè)計45-57
• 5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)45
• 5.2 SPWM 波 F2812 軟件實現(xiàn)方法45-48
• 5.2.1 傳統(tǒng)對稱規(guī)則采樣法的實現(xiàn)方法45-46
• 5.2.2 反相載波交點式采樣法在 F2812 中的實現(xiàn)46-48
• 5.3 頻率與相位差的 F2812 檢測方法48-49
• 5.4 抗毛刺干擾的 F2812 軟件算法49-50
• 5.5 軟件鎖相技術(shù)在 F2812 中的實現(xiàn)50-55
• 5.5.1 傳統(tǒng)軟件鎖相技術(shù)在 F2812 中的實現(xiàn)50-52
• 5.5.2 新型軟件鎖相技術(shù)在 F2812 中的實現(xiàn)52-55
• 5.6 本章小結(jié)55-57
• 第六章 試驗結(jié)果與分析57-63
• 6.1 正弦脈寬調(diào)制控制技術(shù)實驗57-59
• 6.1.1 傳統(tǒng)不對稱規(guī)則采樣法的實驗波形57-58
• 6.1.2 反相載波交點式采樣法的實驗波形58-59
• 6.2 過零檢測電路輸入與輸出實驗波形59-60
• 6.3 光伏并網(wǎng)逆變器優(yōu)化設(shè)計后并網(wǎng)實驗波形60-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 附錄 A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及成果70-71
• 附錄 B 攻讀碩士學(xué)位期間參與研究項目71

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