基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的研究

【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展，能源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化問題日益突出。發(fā)展低污染、可再生的新能源成為世界各國(guó)在21世紀(jì)能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)。太陽(yáng)能以其清潔、資源分布均勻且豐富的優(yōu)點(diǎn)，已成為各國(guó)政府發(fā)展新能源的熱點(diǎn)，并且由于近年來光伏電池成本的降低，太陽(yáng)能發(fā)電更是得到了迅速發(fā)展。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)是太陽(yáng)能發(fā)電的主要方向。本文深入研究了小功率并網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，并詳細(xì)闡述了一套小功率光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。 首先，本文介紹了光伏電池板的曲線特性，并建立了光伏電池板的仿真模型。通過對(duì)傳統(tǒng)MPPT算法缺點(diǎn)的分析，提出了一種改進(jìn)的新型算法，該算法可以有效的防止在外界光照發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生的功率誤判現(xiàn)象。 其次，對(duì)本文逆變控制器的控制方法做了詳細(xì)的分析，選用電壓電流雙環(huán)控制。電壓外環(huán)用于穩(wěn)定逆變器直流母線電壓，電流內(nèi)環(huán)用于調(diào)節(jié)逆變器輸出電流，并且采用數(shù)字鎖相技術(shù)實(shí)時(shí)的檢測(cè)電網(wǎng)電壓的頻率和相位，使得逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。為防止電網(wǎng)電壓變化對(duì)并網(wǎng)電流的影響，本文使用的電網(wǎng)電壓前饋技術(shù)。 然后，針對(duì)本文所采用的兩級(jí)式控制結(jié)構(gòu)，搭建了硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它包括：前級(jí)DC/DC電路、后級(jí)逆變電路、模擬采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等，并且對(duì)文章中的重要參數(shù)的選取方法做了詳細(xì)的計(jì)算。 最后，基于DSP對(duì)MPPT模塊和后級(jí)逆變電路模塊做了軟件編程，通過對(duì)電池板輸出電壓電流值和對(duì)逆變器輸出電流電壓的采集以及對(duì)電網(wǎng)電壓信號(hào)的采樣，將這些信號(hào)輸入DSP中，在主程序中通過編程來完成MPPT功能和逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相功能。在最后給出了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真圖形和硬件輸出波形，證明本文設(shè)計(jì)的算法和硬件電路是合理的。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 雙環(huán)控制 逆變器
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀及前景9-11
• 1.2.1 國(guó)外光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展9-10
• 1.2.2 我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展10-11
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類11-13
• 1.3.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)11-12
• 1.3.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)12-13
• 1.4 本論文章節(jié)安排13-15
• 2 太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)15-30
• 2.1 太陽(yáng)能電池的工作原理及其輸出特性15-19
• 2.1.1 太陽(yáng)能電池的工作原理15-16
• 2.1.2 光伏電池的數(shù)學(xué)模型分析16-18
• 2.1.3 光伏電池的輸出特性仿真與分析18-19
• 2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)19-25
• 2.2.1 最大功率跟蹤原理20
• 2.2.2 三種最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的比較20-25
• 2.3 新型 MPPT 算法的原理分析及仿真25-29
• 2.3.1 傳統(tǒng) MPPT 算法所存在的不足25-26
• 2.3.2 新型 MPPT 原理和優(yōu)點(diǎn)分析26-28
• 2.3.3 基于 Matlab/Simulink 的新型 MPPT 算法的仿真28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 逆變器及并網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)30-46
• 3.1 基于 BOOST電路的 MPPT 控制原理30-33
• 3.1.1 Boost 變換器的工作原理30-31
• 3.1.2 BOOST 電路實(shí)現(xiàn) MPPT 原理31-33
• 3.2 并網(wǎng)控制策略的研究33-35
• 3.2.1 并網(wǎng)控制的原理及策略33-34
• 3.2.2 并網(wǎng)逆變器常用控制方法的分析34-35
• 3.3 本文并網(wǎng)控制系統(tǒng)的方案的確定35-41
• 3.3.1 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模35-38
• 3.3.2 控制系統(tǒng)的校正38-41
• 3.4 數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)41-43
• 3.4.1 鎖相環(huán)的原理41-42
• 3.4.2 鎖相環(huán)的數(shù)學(xué)模型42-43
• 3.5 孤島效應(yīng)的檢測(cè)43-45
• 3.5.1 主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法43
• 3.5.2 被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法43-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)及主要參數(shù)計(jì)算46-60
• 4.1 系統(tǒng)控制核心芯片 TMS320F281246-47
• 4.2 模擬信號(hào)采樣單元47-50
• 4.2.1 交流電壓采樣電路47
• 4.2.2 并網(wǎng)電流采樣電路47-48
• 4.2.3 過零檢測(cè)電路48-49
• 4.2.4 直流信號(hào)采樣電路49-50
• 4.3 輔助電源單元50-51
• 4.4 MOSFET 驅(qū)動(dòng)單元51-53
• 4.5 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)53-54
• 4.6 系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算54-59
• 4.6.1 系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)54-55
• 4.6.2 DC/DC 前級(jí) Boost 電路參數(shù)計(jì)算55-57
• 4.6.3 DC/AC 后級(jí)電路主要參數(shù)設(shè)計(jì)57-59
• 4.7 本章小結(jié)59-60
• 5 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-71
• 5.1 軟件設(shè)計(jì)概述60
• 5.2 軟件總體框架及主程序設(shè)計(jì)60-62
• 5.3 采樣模塊流程圖62-63
• 5.4 MPPT 算法控制流程圖63
• 5.5 LCD12864 液晶顯示器63-64
• 5.6 數(shù)字鎖相的軟件實(shí)現(xiàn)64-65
• 5.7 SPWM 波形發(fā)生65
• 5.8 實(shí)驗(yàn)結(jié)果65-70
• 5.8.1 最大功率點(diǎn)跟蹤精度實(shí)驗(yàn)65-66
• 5.8.2 逆變部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-70
• 5.9 本章小結(jié)70-71
• 6 結(jié)論71-72
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 附錄76-77
• 附錄 1 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文和申請(qǐng)的專利76-77
• 附錄 2 硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)77

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基于DSP雙余度永磁無(wú)刷直流電機(jī)啟動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    賈承軍;

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節(jié)能減排促我省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展    記者 蘆瑞

新余搶占光伏產(chǎn)業(yè)世界制高點(diǎn)    記者 徐國(guó)平

國(guó)產(chǎn)裝備托起光伏產(chǎn)業(yè)    本報(bào)記者 左丹

光伏產(chǎn)業(yè)洗牌“過冬”    本報(bào)記者 陳瑋英

中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)亟待走出掙小錢窘境    記者 胡亮

昆明奠基全球光伏產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)    首席記者 肖宇輝

錦州光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)喜人態(tài)勢(shì)    本報(bào)記者 張繼鋒

中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)政策效應(yīng)研究    袁見

我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)及決策研究    朱震宇

光伏產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力研究    陳曉燕

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數(shù)字化光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變技術(shù)研究    張文

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耀皮公司光伏玻璃產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略研究    張旭

單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究與改進(jìn)    張崢

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)最大功率跟蹤及反孤島運(yùn)行控制方法研究    曹建博

基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器的開發(fā)研究    王宏偉

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