基于DSP28335的光伏并網(wǎng)逆變器設計

【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,世界各國對能源的需求越來越大,但是例如煤、石油等傳統(tǒng)能源是不可再生能源,其儲量越來越少,于是就促使了各國對新能源的開發(fā)利用。其中,取之不盡用之不竭的太陽能越來越受到各個國家的關注,并且陸續(xù)出臺了一系列的扶持政策。在過去的六年中,光伏并網(wǎng)發(fā)電裝機容量達到了數(shù)百萬千瓦。其中,與光伏電池板和電網(wǎng)相連的并網(wǎng)逆變器是整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。 本文以三相光伏并網(wǎng)逆變器為研究對象,根據(jù)光伏電池陣列的特點和逆變器的結構和原理,設計了基于DSP28335控制的DC-DC和DC-AC兩級式光伏并網(wǎng)逆變器。DC-DC部分結構是由三路Boost電路組成。在Boost電路中根據(jù)光伏電池的輸出特性實現(xiàn)了最大功率跟蹤控制,并對幾種常用的最大功率跟蹤方法進行了仿真分析,改進了一種基于黃金分割[1][2]點變步長最大功率跟蹤算法,并進行了仿真,結果表明該算法功率跟蹤速度快、穩(wěn)定性好、系統(tǒng)利用率高。在DC-AC部分,采用電流前饋解耦控制方式,又根據(jù)工程實際以及正弦脈寬調制的不足,使用空間矢量脈寬調制法對輸出信號進行調制,并根據(jù)SVPWM的原理,建立了數(shù)學模型,進行了仿真分析,結果表明電網(wǎng)電壓與輸出電流能夠保持相位相同,證明了該調制方式的可行性,并且還提高了直流側電壓的利用率。在保護方面,本文理論上分析了被動式和主動頻移式孤島檢測方法以及非檢測區(qū)形成的原理,并對被動式和主動式反孤島保護進行了仿真分析。 在理論分析的基礎上,本文對西電微網(wǎng)項目中的兩臺16kW光伏并網(wǎng)逆變器主電路結構進行了設計選型,以及對DSP電路控制板、電流電壓調理電路和DSP的SPI通信功能進行了設計,為相關的光伏并網(wǎng)逆變器設計以及輔助功能的開發(fā)提供了參考。最后,在樣機上進行了實驗驗證,結果表明系統(tǒng)結構及控制算法非常合理,逆變器能并網(wǎng)運行。 【關鍵詞】：逆變器 MPPT 黃金分割 SVPWM 孤島檢測
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 太陽能及光伏發(fā)電的背景及意義11
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 光伏并網(wǎng)逆變器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景15-20
• 1.3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展歷程及方向16
• 1.3.2 光伏逆變器國內外發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結構17-20
• 1.4 本課題的工程背景和所做的工作20-21
• 2 光伏陣列的建模與MPPT控制方法的研究21-38
• 2.1 光伏電池的數(shù)學模型21-24
• 2.2 光伏電池最大功率跟蹤的原理和方法24-32
• 2.2.1 光伏發(fā)電MPPT的原理24-25
• 2.2.2 最大功率跟蹤的方法25-32
• 2.3 最大功率跟蹤仿真模型32-37
• 2.3.1 電導增量法仿真分析33-34
• 2.3.2 擾動觀察法仿真分析34-36
• 2.3.3 黃金分割變步長擾動觀察法仿真分析36-37
• 2.4 本章小結37-38
• 3 光伏并網(wǎng)逆變器結構及控制策略研究38-58
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器結構38-40
• 3.2 PWM并網(wǎng)逆變器工作原理40-41
• 3.3 三相PWM光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)學模型的建立41-46
• 3.3.1 矢量坐標變換41-44
• 3.3.2 光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)學建模44-46
• 3.4 基于電流前饋解耦的PWM控制策略46-48
• 3.5 PWM波形調制方法48-54
• 3.5.1 SPWM波形調制方法48-49
• 3.5.2 SVPWM調制原理49-52
• 3.5.3 SVPWM實現(xiàn)算法52-54
• 3.6 光伏并網(wǎng)逆變器仿真分析54-57
• 3.7 本章小結57-58
• 4 光伏并網(wǎng)逆變器孤島效應的研究58-67
• 4.1 孤島效應的定義及危害58
• 4.2 孤島效應的國際通行標準和對保護的要求58-59
• 4.3 反孤島保護原理59-60
• 4.4 反孤島保護檢測方法60-63
• 4.4.1 被動式檢測方法60-61
• 4.4.2 主動式孤島檢測法61-63
• 4.5 孤島檢測仿真分析63-66
• 4.6 本章小結66-67
• 5 16kW光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)設計67-83
• 5.1 三相光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)設計67-71
• 5.1.1 三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)簡介67
• 5.1.2 三相光伏并網(wǎng)逆變器主電路設計67-71
• 5.2 光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路設計71-73
• 5.2.1 DSP控制板設計71
• 5.2.2 信號調理電路71-72
• 5.2.3 電壓電流硬件保護電路72-73
• 5.3 軟件的設計73-80
• 5.3.1 DSP28335簡介73-74
• 5.3.2 控制程序設計74-76
• 5.3.3 SPI通信程序設計76-80
• 5.4 實驗分析80-82
• 5.5 本章小結82-83
• 6 總結與展望83-85
• 6.1 總結83
• 6.2 展望83-85
• 參考文獻85-89
• 作者簡歷89-93
• 學位論文數(shù)據(jù)集93

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