基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】：隨著傳統(tǒng)石化能源的消耗、其燃燒對環(huán)境的影響以及人類社會對能源需求不斷增加,新型可再生綠色能源的開發(fā)和利用受到人們的廣泛關(guān)注。光伏并網(wǎng)發(fā)電是目前應(yīng)用最廣泛的新型能源開發(fā)技術(shù)之一。該技術(shù)通過并網(wǎng)逆變器,將太陽能電池產(chǎn)生的直流能量送往具有大能量的電網(wǎng)。 實現(xiàn)把小能量輸送到大能量的技術(shù)難點在于,需對并網(wǎng)逆變器的輸出波形相位精準控制,選擇特定時刻進行輸送。同時,并網(wǎng)逆變器工作時所受干擾因素很多,如：直流側(cè)電壓波動、輸出側(cè)電網(wǎng)電壓波動和逆變橋中橋臂死區(qū)效應(yīng)等,這些干擾將導致逆變器輸出波形中含有較大諧波分量,使系統(tǒng)動態(tài)反應(yīng)速度慢、穩(wěn)態(tài)精度低,特別是極大增加了快速精準跟蹤電網(wǎng)電壓相位的難度。文中分析了幾種現(xiàn)有的輸出控制策略,得出單獨使用一種控制策略在解決上述問題時都有各自優(yōu)點與不足,很難同時具備較快動態(tài)反應(yīng)速度和較高穩(wěn)態(tài)精度、輸出波形受電網(wǎng)電壓波動影響小以及對輸出波形相位精準控制。 高速數(shù)字處理芯片(DSP)的出現(xiàn)推動了復合控制在并網(wǎng)逆變器的應(yīng)用,它具有高速處理能力和極高精度并有豐富外設(shè)等,它的優(yōu)良性能使得它能夠?qū)崿F(xiàn)對并網(wǎng)逆變器的精準控制。 本文主要討論單項全橋并網(wǎng)逆變器的電路模型和數(shù)學模型。在此基礎(chǔ)上,重點研究了PID控制和前饋控制相結(jié)合的復合控制算法與鎖相環(huán)在并網(wǎng)逆變器中的應(yīng)用。通過理論分析和仿真結(jié)果得出：帶有鎖相環(huán)的復合控制系統(tǒng),受電網(wǎng)電壓波動影響小、并可達到較快動態(tài)反應(yīng)速度、較高穩(wěn)態(tài)精度,同時能夠?qū)崿F(xiàn)其輸出電流對電網(wǎng)電壓相位、頻率精確跟蹤。 文中最后在DSP芯片TMS320F2808平臺下,利用其內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和事件管理模塊相互配合,給出了實現(xiàn)復合控制和鎖相環(huán)的方法。 【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)逆變器 MS320F2808 數(shù)字化精準控制 復合控制 鎖相環(huán)
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 光伏并網(wǎng)逆變器研究背景11-12
• 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)12
• 1.3 本文研究內(nèi)容12-15
• 第二章 并網(wǎng)逆變器控制目標及策略分析15-21
• 2.1 并網(wǎng)逆變器控制目標15-16
• 2.2 單項并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)16-17
• 2.3 并網(wǎng)逆變器輸出控制策略17-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 復合控制及鎖相環(huán)技術(shù)在并網(wǎng)逆變中的應(yīng)用21-36
• 3.1 控制輸出電流型單項并網(wǎng)逆變器模型21-22
• 3.2 PID控制技術(shù)22-26
• 3.2.1 PID控制原理22-24
• 3.2.2 PID參數(shù)整定24-25
• 3.2.3 PID控制在逆變器中的應(yīng)用25-26
• 3.3 前饋控制技術(shù)26-30
• 3.3.1 前饋控制原理26-27
• 3.3.2 前饋控制在并網(wǎng)逆變器中的應(yīng)用27-30
• 3.4 鎖相環(huán)技術(shù)在逆變器中的應(yīng)用30-34
• 3.4.1 鎖相環(huán)原理30-31
• 3.4.2 并網(wǎng)逆變器中鎖相環(huán)原理31-32
• 3.4.3 軟件鎖相環(huán)中的環(huán)路濾波算法實現(xiàn)32-34
• 3.5 本章小結(jié)34-36
• 第四章 復合控制及鎖相環(huán)的仿真分析36-47
• 4.1 復合控制及鎖相環(huán)的仿真36-45
• 4.1.1 開環(huán)系統(tǒng)仿真36-38
• 4.1.2 PID控制系統(tǒng)仿真38-39
• 4.1.3 復合控制系統(tǒng)仿真39-41
• 4.1.4 含鎖相環(huán)的復合控制系統(tǒng)仿真41-45
• 4.2 仿真結(jié)果分析45
• 4.3 本章小結(jié)45-47
• 第五章 并網(wǎng)逆變器軟硬件實現(xiàn)47-65
• 5.1 硬件部分47-51
• 5.1.1 IGBT逆變橋電路48-49
• 5.1.2 采樣調(diào)理電路49-50
• 5.1.3 電網(wǎng)相位檢測電路50-51
• 5.2 控制芯片TMS320F280851-52
• 5.3 TMS320F2808中SPWM波生成與調(diào)整52-57
• 5.3.1 增強型PWM單元(ePWM)53-54
• 5.3.2 增強型事件捕捉單元(eCAP)54
• 5.3.3 AD轉(zhuǎn)換模塊54-55
• 5.3.4 SPWM波生成與調(diào)整55-57
• 5.4 軟件部分57-64
• 5.4.1 系統(tǒng)初始化57-58
• 5.4.2 ADC采樣調(diào)整58-60
• 5.4.3 增量式PI算法60-62
• 5.4.4 鎖相環(huán)實現(xiàn)62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-68
• 6.1 本文研究成果65-66
• 6.2 后續(xù)工作方向66-68
• 參考文獻68-71
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文71-72
• 致謝72

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