基于DSC的高效太阳能逆变器的研究

【摘要】：针对全球范围内能源紧张的局面,开发利用太阳能越来越受到重视。本文就太阳能光伏并网发电系统进行分析,尤其对并网核心器件并网逆变器进行重点研究。 首先,对光伏并网发电系统的种类、结构和并网标准进行了综述。从逆变器的结构、功能、控制方式等方面考虑,对逆变器进行不同形式的分类。介绍光伏电池的等效模型,分析光伏电池受日照和温度影响时的输出特性。提出MPPT(最大功率点跟踪)的概念,讨论MPPT控制的常用算法,分析它们的原理和算法流程,同时对实现MPPT控制的DC/DC变换电路进行分析,利用扰动观测法(PO)原理在Matlab/Simulink中建立了基于Boost电路的MPPT仿真模型,仿真结果表明扰动观测法对实现MPPT具有较好的效果。 其次,分析L、LC、LCL三种滤波器的特性,选择LCL滤波器作为本文滤波方案。针对带LCL滤波器的并网逆变器电流控制时存在系统稳定性等问题,对无源阻尼法和有源阻尼法进行调控分析,首先给出各种控制方案对象的数学模型,然后利用根轨迹图和Bode图进行分析,指出它们的特性差异。最后选用一种基于电流的双闭环控制策略作为控制方法,在Matlab/Simulink平台上对带LCL滤波器的单相并网逆变器进行仿真,从同频同相、功率因素以及谐波测试三个方面进行验证,可以看出系统具有高可靠性,说明使用的控制方法较为合理。 本文采用TI公司的DSC微控制器TMS320F28027作为控制核心,设计了一套500W单相光伏并网发电装置,并完成了大部分的功能设计,测试结果表明设计达到了较好的效果,但是很多方面需要进一步改进。 【关键词】：太阳能 光伏逆变器 MPPT控制 LCL滤波器 TMS320F28027
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 选题背景与意义8
• 1.2 光伏产业的发展现状8-11
• 1.2.1 国外光伏产业的发展现状8-10
• 1.2.2 国内光伏产业的发展现状10
• 1.2.3 光伏产业的展望10-11
• 1.3 光伏并网逆变器的发展现状及展望11-12
• 1.3.1 光伏并网逆变器的发展现状11-12
• 1.3.2 光伏并网逆变器的展望12
• 1.4 本文所做的工作12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 光伏并网发电技术概述14-23
• 2.1 光伏并网发电系统的分类14-17
• 2.1.1 按调度方式分类14-15
• 2.1.2 按并网逆变器输入类型分类15-16
• 2.1.3 按逆变输出电流的控制方法分类16-17
• 2.2 光伏并网发电系统的结构形式17-19
• 2.3 光伏并网发电系统的拓扑结构19-20
• 2.4 光伏并网发电系统其它相关问题20-22
• 2.4.1 本文选用的光伏并网结构基本环节分析21
• 2.4.2 光伏并网标准21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 光伏电池特性及MPPT控制技术的研究23-39
• 3.1 光伏电池的工作原理及输出特性23-28
• 3.1.1 光伏电池的工作原理23
• 3.1.2 光伏电池的数学模型及仿真23-26
• 3.1.3 光伏电池输出特性分析26-28
• 3.2 MPPT控制方法的研究28-34
• 3.2.1 MPPT控制工作原理28-29
• 3.2.2 常见的MPPT控制算法分析29-34
• 3.3 MPPT仿真及分析34-38
• 3.3.1 实现MPPT的DC-DC变换电路34-35
• 3.3.2 基于Boost电路的MPPT仿真35-36
• 3.3.3 仿真结果36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 基于LCL滤波器的单相并网逆变器分析及仿真39-53
• 4.1 单相并网逆变器输出滤波器的种类39-42
• 4.1.1 LC型滤波器39-40
• 4.1.2 L和LCL型滤波器40-42
• 4.2 单相并网逆变器在系统中的稳定性分析42-43
• 4.2.1 影响逆变器输出波形质量的干扰因素42
• 4.2.2 LCL滤波器在系统中的稳定性分析42-43
• 4.3 单相LCL并网逆变器有源阻尼方案的研究43-49
• 4.3.1 传统电流控制策略44-46
• 4.3.2 典型双环控制策略46-48
• 4.3.3 其它控制策略48-49
• 4.4 带LCL滤波器的单相并网逆变器仿真49-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 基于DSC的控制系统硬件电路设计53-65
• 5.1 采用DSC作为光伏并网逆变器控制核心芯片53-54
• 5.1.1 DSC微处理器的介绍53
• 5.1.2 TMS320F2802x微处理器介绍53-54
• 5.2 系统总体设计方案54-55
• 5.2.1 电路设计主要技术参数说明54
• 5.2.2 系统的总体结构54-55
• 5.3 硬件电路设计55-64
• 5.3.1 基于TMS320F28027的最小系统使用说明55
• 5.3.2 主电路硬件电路与参数计算55-58
• 5.3.3 驱动电路设计58-59
• 5.3.4 信号采样电路设计59-62
• 5.3.5 辅助电源电路设计62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 基于DSC的控制系统软件设计65-73
• 6.1 开发坏境介绍65
• 6.2 软件总体设计方案65-66
• 6.3 模块程序设计66-70
• 6.3.1 MPPT控制程序66-67
• 6.3.2 SPWM产生程序67-68
• 6.3.3 频率相位跟踪程序68-70
• 6.4 系统实验波形和分析70-72
• 6.5 本章小结72-73
• 第七章 结论与展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 在校期间发表的论文78-79
• 详细摘要79-88

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