三相光伏逆變器的數(shù)字化控制

【摘要】：目前,能源危機和環(huán)境保護問題已經(jīng)成為全世界關(guān)注的焦點。為了解決日益嚴重的能源危機和環(huán)保問題,以太陽能、風能等可再生清潔能源為代表的新能源的開發(fā)和利用越來越受到人們的重視。太陽能以其儲量巨大、清潔無污染等優(yōu)勢,逐漸成為人們關(guān)注的焦點。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展,太陽能光伏發(fā)電不僅是當今能源的一個重要組成部分,更具備成為未來主要能源之一的潛力。 本文首先對國內(nèi)外太陽能光伏逆變器拓撲結(jié)構(gòu)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做了全面綜述。分析了光伏逆變器的數(shù)學模型,以濾波電感電流和濾波電容電壓為狀態(tài)量,建立了光伏逆變器的狀態(tài)空間模型。在對三相光伏逆變器進行建模時,通過一系列變換對其狀態(tài)空間模型做了進一步的簡化。在得到三相光伏逆變器系統(tǒng)狀態(tài)矩陣、輸入和輸出矩陣的基礎(chǔ)上,借助matlab軟件對系統(tǒng)的可控性和可觀性進行了研究,證明了系統(tǒng)是可控和可觀的,為控制系統(tǒng)的設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。然后分析了光伏逆變器控制系統(tǒng)的性能指標,提出了PI與重復控制相結(jié)合的控制策略,并通過實驗結(jié)果表明該控制策略對逆變器輸出電壓控制的有效性。并且根據(jù)前述分析的控制原理和結(jié)構(gòu),設(shè)計和實現(xiàn)了一套以DSP處理器為核心的數(shù)字化光伏逆變器控制系統(tǒng),給出了該數(shù)字化控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計的具體過程和步驟。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了若干實驗,驗證了該數(shù)字化控制系統(tǒng)在逆變輸出電壓波形控制、幅值控制、頻率控制和相位控制方面的有效性。最后對全文做了總結(jié),并指出了有待進一步研究的方向。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 光伏 三相逆變器 PI控制 重復控制 數(shù)字信號處理器
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 研究背景及意義9-14
• 1.1.1 光伏發(fā)電的應用前景9-12
• 1.1.2 光伏逆變器研究的必要性12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 光伏發(fā)電的基本原理及組成14-16
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類16-17
• 1.2.3 光伏逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)17-19
• 1.2.4 光伏逆變系統(tǒng)的控制方法19-21
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 光伏逆變器的建模分析23-32
• 2.1 逆變橋路平均值增益模型分析23-25
• 2.2 單相光伏逆變器建模分析25-26
• 2.3 三相光伏逆變器建模分析26-31
• 2.4 小結(jié)31-32
• 第3章 三相光伏逆變器控制系統(tǒng)的整體設(shè)計32-42
• 3.1 被控對象實物及其參數(shù)的確定32-34
• 3.2 系統(tǒng)可控性和可觀性分析34-36
• 3.3 PWM和SPWM逆變器控制技術(shù)36-38
• 3.4 三相光伏逆變器控制系統(tǒng)的整體設(shè)計38-41
• 3.4.1 控制系統(tǒng)設(shè)計的目標38-39
• 3.4.2 控制原理及框圖39-40
• 3.4.3 數(shù)字化控制系統(tǒng)的特點與構(gòu)成40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 數(shù)字化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)42-49
• 4.1 硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)42-43
• 4.2 硬件電路的設(shè)計43-48
• 4.2.1 板級供電系統(tǒng)43-44
• 4.2.2 DSP控制核心電路44-46
• 4.2.3 采樣電路46-47
• 4.2.4 過零點檢測電路47-48
• 4.2.5 保護電路48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第5章 數(shù)字化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計與實現(xiàn)49-58
• 5.1 軟件系統(tǒng)的構(gòu)成49
• 5.2 重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)49-50
• 5.3 模塊的設(shè)計與實現(xiàn)50-57
• 5.3.1 主程序50-51
• 5.3.2 初始化51
• 5.3.3 軟啟動51-52
• 5.3.4 SPWM的生成52-53
• 5.3.5 下溢中斷53-55
• 5.3.6 捕獲中斷55
• 5.3.7 監(jiān)控模塊55-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 第6章 實驗結(jié)果分析58-64
• 6.1 性能指標的確立58-59
• 6.2 實驗結(jié)果59-63
• 6.2.1 設(shè)計平臺結(jié)果展示59
• 6.2.2 幅值控制效果59-60
• 6.2.3 波形控制效果60-61
• 6.2.4 頻率和相位控制效果61-62
• 6.2.5 動態(tài)調(diào)整效果62-63
• 6.3 本章小結(jié)63-64
• 第7章 總結(jié)與展望64-66
• 7.1 工作總結(jié)64
• 7.2 對后續(xù)課題研究的思考與展望64-66
• 參考文獻66-71
• 致謝71-72
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文72

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