200W便携式离网型太阳能光伏逆变器设计

【摘要】：随着传统能源的枯竭、生态环境的日益恶化以及人类可持续发展的要求，太阳能作为一种理想的绿色能源已经引起了越来越多人的重视，成为当今世界上最有发展前景的新能源技术。为了解决偏远地区的供电需求，离网光伏发电系统得到了广泛的应用。本文以光伏离网发电系统的核心设备离网逆变器为研究对象，设计了一种基于低成本数字处理器TMS320F28020和专用PWM集成芯片TL494的便携式离网型光伏逆变器，可以满足小功率应用场合的需求。 首先，为了最大限度的利用太阳能，提高系统效率，本文对太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)算法进行了研究，并在MATLAB环境下利用Simulink工具搭建模型，对自适应扰动观察法进行仿真，从而验证其理论分析的正确性。同时，对逆变器整体进行了系统建模、仿真，验证其是否满足设计要求。 其次，详细介绍了基于数字信号处理器TMS320F28020DSP的硬件设计，主要包含逆变电路、控制电路、辅助电路、采样电路、驱动电路、保护电路等。本文主电路采用了比较简单的隔离型两级变换拓扑，即“推挽电路+单相全桥逆变”的设计方案。控制电路采用双单片机的控制方案，采用三阶段的充电策略给蓄电池充电。 最后，软件部分运用C语言在DSP的开发环境CCS3.3中对系统进行了模块化的程序设计方案，给出了主程序模块、中断子程序模块、AD采样模块、带有MPPT的蓄电池充电模块、PWM子程序模块的流程图。同时，对整个系统进行了实验验证，设计了一台200W样机，实验结果证明本系统满足设计要求，其控制方法和策略具有可行性。 【关键词】：DSP 蓄电池 光伏逆变器 推挽 MPPT
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 太阳能开发的背景和意义9-10
• 1.2 太阳能光伏发电国内外研究现状与发展趋势10-12
• 1.2.1 国外太阳能光伏发电现状与发展趋势10-11
• 1.2.2 我国太阳能光伏发电现状及发展趋势11-12
• 1.3 光伏发电系统的分类、应用和组成12-15
• 1.3.1 光伏发电系统的分类12-13
• 1.3.2 离网型光伏发电系统的应用13-14
• 1.3.3 离网型光伏发电系统的基本组成14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 太阳能电池与系统建模17-33
• 2.1 太阳能电池的原理和输出特性17-22
• 2.1.1 太阳能电池的工作原理17
• 2.1.2 太阳能电池等效电路及输出特性17-20
• 2.1.3 太阳能电池的 Matlab 建模仿真20-22
• 2.2 太阳能电池最大功率点跟踪22-30
• 2.2.1 最大功率点跟踪的原理22-23
• 2.2.2 传统最大功率点跟踪方法23-27
• 2.2.3 改进的自适应扰动观察法27-28
• 2.2.4 自适应扰动观察法的 Matlab 建模仿真28-30
• 2.3 逆变器的 Matlab 仿真30-33
• 第3章 离网型光伏逆变器的硬件设计33-48
• 3.1 逆变器硬件构成33-34
• 3.2 逆变器主电路结构34-41
• 3.2.1 主电路拓扑34-35
• 3.2.2 主电路参数选择35-39
• 3.2.3 蓄电池充放电控制39-41
• 3.3 控制电路(芯片)41-43
• 3.3.1 控制芯片 TMS320F28020DSP 简介41-42
• 3.3.2 DSP 中 SPWM 的实现42
• 3.3.3 专用 PWM 集成芯片 TL494 简介42-43
• 3.4 充电电路43-44
• 3.5 辅助电路44
• 3.6 采样电路44-46
• 3.6.1 直流电压、电流采样电路44-45
• 3.6.2 交流电压、电流采样电路45-46
• 3.7 驱动电路46-47
• 3.8 保护电路47-48
• 第4章 离网型光伏逆变器软件设计48-53
• 4.1 软件开发环境48
• 4.2 软件基本功能48-49
• 4.3 DSP1 主程序流程图49
• 4.4 DSP1 带有 MPPT 的蓄电池充电流程图49
• 4.5 DSP2PWM 产生流程图49-50
• 4.6 DSP2A/D 采样子程序流程图50
• 4.7 DSP2 中断子程序流程图50-51
• 4.8 实验结果51-53
• 结论53-54
• 参考文献54-57
• 附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文57-58
• 附录 B 逆变器主电路板及控制电路图58-60
• 致谢60

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