基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：自從工業(yè)革命以來(lái)，以煤、石油、天然氣為代表的傳統(tǒng)化石能源得到了大規(guī)模的利用，極大的推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，使人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)力達(dá)到了一個(gè)新的階段。但是，傳統(tǒng)的化石能源并不是取之不盡用之不竭的。隨著化石能源的日漸枯竭，人類(lèi)開(kāi)始不斷的尋找替代能源。近年來(lái)，太陽(yáng)能作為一種可再生的綠色能源越來(lái)越受到人類(lèi)的青睞。它具有可再生，無(wú)污染的特點(diǎn)。光伏發(fā)電是太陽(yáng)能發(fā)電中最具有代表性的一種形式。其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能利用的重要方向，具有廣闊的前景。 本文重點(diǎn)分析了戶用型屋頂式小功率的光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法，在設(shè)計(jì)中采用了無(wú)變壓器無(wú)隔離的兩級(jí)式結(jié)構(gòu)，包括前級(jí)DC-DC變換器和后級(jí)DC-AC逆變器。前級(jí)DC-DC變換器采用升壓斬波電路，在光伏系統(tǒng)中起到升壓的作用，并能夠?qū)崿F(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制，提高光伏系統(tǒng)的利用效率。后級(jí)DC-AC逆變器采用電壓型單相全橋逆變電路作為主電路拓?fù)?，與前級(jí)DC-DC變換器通過(guò)直流母線連接，將直流母線中的直流電變換為交流電，輸出的并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓頻率和相位都一致，達(dá)到單位功率因數(shù)并網(wǎng)的目的。 本文采用模糊控制方法對(duì)光伏電池的輸出進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。后級(jí)逆變電路中采用SPWM方法對(duì)逆變器的輸出電流進(jìn)行控制。系統(tǒng)采用DSP芯片作為主控芯片，使逆變器輸出的并網(wǎng)電流能夠跟蹤電網(wǎng)電壓。在理論分析的基礎(chǔ)上，本文對(duì)最大功率點(diǎn)跟蹤控制和并網(wǎng)電流控制分別搭建了MATLAB模型進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制方案的可行性。在此基礎(chǔ)上分析并設(shè)計(jì)了電壓電流檢測(cè)電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、故障檢測(cè)電路、并網(wǎng)同步電路等。并對(duì)基于DSP的系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，可以為單相并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)提供參考。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 模糊控制 正弦波脈沖寬度調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 引言9-10
• 1. 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 光伏產(chǎn)業(yè)的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概述14-17
• 1.3.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成14-15
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)15-16
• 1.3.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器的要求16-17
• 2 系統(tǒng)的控制方式及工作原理17-24
• 2.1 系統(tǒng)的控制方式的選擇17-18
• 2.2 逆變器分類(lèi)18-21
• 2.2.1 逆變器的拓?fù)浞诸?lèi)18-19
• 2.2.2 逆變器的回路方式19-20
• 2.2.3 系統(tǒng)總體方案20-21
• 2.3 系統(tǒng)的工作原理21-24
• 2.3.1 前級(jí) Boost 電路的工作原理21-22
• 2.3.2 后級(jí) DC-AC 電路的工作原理22-24
• 3. 光伏并網(wǎng)逆變器的MPPT24-37
• 3.1 太陽(yáng)能電池的原理24
• 3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤概述24-27
• 3.3 最大功率點(diǎn)跟蹤的原理分析27-29
• 3.4 基于 Matlab/Simulink 的最大功率點(diǎn)跟蹤的仿真實(shí)現(xiàn)29-37
• 3.4.1 光伏電池仿真模型的搭建29-32
• 3.4.2 控制器的輸入和輸出32
• 3.4.3 隸屬度函數(shù)的形狀32-33
• 3.4.4 模糊控制規(guī)則表33-34
• 3.4.5 光伏發(fā)電 MPPT 的仿真模型及結(jié)果34-37
• 4. 單相并網(wǎng)逆變器的控制方案37-48
• 4.1 單相并網(wǎng)逆變器的工作要求37
• 4.2 逆變器的控制方法37-39
• 4.3 SPWM 電流控制法39-43
• 4.4 電壓無(wú)前饋環(huán)節(jié)時(shí)的仿真波形43
• 4.5 電壓前饋環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的影響43-48
• 5. 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)48-55
• 5.1 光伏逆變器的主電路48-49
• 5.2 控制電路的設(shè)計(jì)49-52
• 5.2.1 電壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)49-50
• 5.2.2 電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)50
• 5.2.3 過(guò)零檢測(cè)電路設(shè)計(jì)50-51
• 5.2.4 驅(qū)動(dòng)電路51-52
• 5.3 并網(wǎng)同步的實(shí)現(xiàn)52-54
• 5.3.1 鎖相環(huán)簡(jiǎn)介52-54
• 5.3.2 DSP 芯片事件管理器模塊簡(jiǎn)介54
• 5.4 SPWM 波的輸出控制54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 在學(xué)研究成果59-60
• 致謝60

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