基于ARM+DSP架构的太阳能光伏智能并网逆变器

【摘要】： 随着世界能源危机的到来,太阳能光伏发电在能源结构中正在发挥着越来越大的作用。而太阳能光伏发电系统的核心部件并网逆变器的性能还需要进一步提高。为了迎合市场上对高品质、高性能、智能化并网逆变器的需求,我们将ARM+DSP架构作为并网逆变器的控制系统。本系统集成了ARM和DSP的各自的强大功能,使并网逆变器的性能和智能化水平得到了显著提高。本论文是基于山东大学鲁能实习基地“光伏并网逆变器项目”,目前已经试制出样机。本人主要负责并网逆变器控制系统的软硬件设计工作。本文主要研究内容有: 1.本并网逆变器采用了内高频环逆变技术。文中详细分析了这种逆变器的优缺点,进行了充分的系统分析和论证。 2.采用MATLAB/Simulink软件对并网逆变器的控制算法进行仿真,包括前级DC-DC变换的控制算法以及后级DC-AC逆变的控制算法。通过仿真验证了所设计算法的可行性,对DSP程序开发提供了很好的指导意义。 3.本文将ARM+DSP架构作为逆变器的控制系统,并设计了相应的硬件控制系统。DSP控制板硬件系统包括AD数据采集、硬件电流保护、电源、eCAN总线,SPI总线等硬件电路。ARM板硬件系统包括SPI总线、RS232总线、RS485总线、以太网总线、LCD显示、实时时钟、键盘等硬件电路。 4.本文设计和实现了两种最大功率点跟踪控制算法:功率扰动观察法或增量电导法;孤岛检测方法采用被动式和主动式两种检测方式,被动式所采用的方法是将过/欠电压和电压相位突变检测相结合的方式,主动式采用正反馈频率偏移法;为了实现并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,使用了软件锁相环控制技术。本文分别给出了以上各种算法的控制程序流程图。 5.本文也给出了AD数据采集、eCAN总线、RS232、RS485、以太网、PWM输出等程序流程图,以及DSP和ARM之间的SPI总线通信程序流程图。并且分别给出了ARM管理机控制系统主程序流程图和DSP控制机控制系统主程序流程图。 6.最后对并网逆变器样机进行实验结果分析。结果显示:该样机基本上实现了本文提出的设计方案所应完成的各项功能,样机的性能比较理想。 【关键词】：太阳能光伏 并网逆变器 SPWM DSP ARM
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 符号说明11-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12-16
• 1.1.1 世界太阳能光伏发电发展现状和发展前景12-14
• 1.1.1.1 世界太阳能光伏发电发展现状12
• 1.1.1.2 国际上对光伏发电的预测和发展路线图12-14
• 1.1.2 我国太阳能光伏发电发展现状和发展前景14-16
• 1.1.2.1 国内太阳能光伏发电发展现状14-15
• 1.1.2.2 国内太阳能光伏发电发展前景15-16
• 1.2 本文所做的工作和论文主要内容16-20
• 第2章 并网逆变器主电路设计与仿真20-30
• 2.1 主电路的设计20-22
• 2.2 并网逆变器控制算法设计22-25
• 2.2.1 单极性正弦脉宽调制方式22-24
• 2.2.2 双极性正弦脉宽调制方式24-25
• 2.3 并网逆变器MATLAB算法仿真25-30
• 2.3.1 并网逆变器前级DC-DC变换控制算法仿真25-26
• 2.3.2 并网逆变器后级DC-AC逆变控制算法仿真26-30
• 第3章 硬件系统设计30-56
• 3.1.芯片选择30-39
• 3.1.1 DSP芯片TMS320F281230-33
• 3.1.2 ARM芯片S3C241033-39
• 3.1.2.1 S3C2410的特性34-38
• 3.1.2.2 S3C2410存储器控制器38-39
• 3.2 硬件控制系统设计39-56
• 3.2.1 TMS320F2812电源电路设计40-41
• 3.2.2 数据采集系统设计41-44
• 3.2.2.1 A/D转换芯片ADS836441-42
• 3.2.2.2 ADS8364与TMS320F2812的接口设计42-43
• 3.2.2.3 ADS8364前端调理电路的设计43-44
• 3.2.3 电流保护电路设计44
• 3.2.4 TMS320F2812 eCAN总线接口设计44-47
• 3.2.5 TMS320F2812与S3C2410 SPI总线接口设计47-48
• 3.2.6 S3C2410 LCD液晶显示接口设计48-50
• 3.2.7 S3C2410的RS-232C/RS-485总线接口设计50-52
• 3.2.8 S3C2410以太网总线接口设计52-54
• 3.2.8.1 CS8900简介52-53
• 3.2.8.2 以太网硬件接口电路设计53-54
• 3.2.9 S3C2410的实时时钟设计54-55
• 3.2.10 S3C2410键盘硬件电路设计55-56
• 第4章 软件程序设计56-86
• 4.1 数字PID控制算法设计56-59
• 4.2 ADS8364软件程序设计59-61
• 4.2.1 TMS320F2812参数设置59-60
• 4.2.2 数据采集过程60-61
• 4.3 软件锁相环程序设计61-65
• 4.3.1 锁相环工作原理61-62
• 4.3.2 软件锁相环程序设计62-65
• 4.4 孤岛检测软件程序设计65-68
• 4.5 最大功率跟踪(MPPT)控制软件程序设计68-72
• 4.5.1 功率扰动观察法69-70
• 4.5.2 增量电导法70-72
• 4.6 TMS320F2812 eCAN总线程序设计72-74
• 4.7 S3C2410与TMS320F2812 SPI总线程序设计74-76
• 4.8 S3C2410 RS485总线程序设计76
• 4.9 S3C2410 RS232总线程序设计76-77
• 4.10 S3C2410以太网总线程序设计77-78
• 4.11 SPWM软件程序设计78-85
• 4.11.1 SPWM生成原理78-79
• 4.11.2 SPWM软件设计的基本思想79-82
• 4.11.2.1 定时器中断79-80
• 4.11.2.2 连续增/减计数模式80-81
• 4.11.2.3 对称PWM波形输出81-82
• 4.11.3 并网逆变器前级DC-DC变换PWM软件设计82-83
• 4.11.4 并网逆变器后级DC-AC逆变SPWM软件实现83-85
• 4.12 TMS320F2812和S3C2410主程序设计85-86
• 第5章 实验结果及分析86-88
• 第6章 总结与展望88-90
• 6.1 全文总结88-89
• 6.2 研究工作展望89-90
• 参考文献90-94
• 感谢94-95
• 学位论文评阅及答辩情况表95

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于DSP+ARM的干式变压器状态监测系统硬件设计    袁臣虎;张牧;高圣伟;杨恺;

分布式光伏发电微电网供能系统研究    袁建华

并联型功率因数校正技术研究    韩春阳

基于ARM9的嵌入式实验平台的设计与实现    欧峰

单相并网型光伏逆变系统研究    张久亮

基于ARM-DSP架构的新型智能仪器开发    问治国;马旭东;鲁艳;张云帆;

ARM与DSP的SPI通信设计实现    张岩;马旭东;张云帆;

CAN总线在六相变频控制系统中的应用    徐海杰;姚文熙;吕征宇;

高精度A/D转换芯片ADS8364在数据采集系统中的应用    喻小虎,徐欣,黄勇杰

DSP芯片应用系列讲座(三) 第6讲 TMS320C28x的增强型CAN模块    杨剑;张雄伟;

基于S3C2410的嵌入式网络接口设计    蔡树向;张丹;

我国太阳能光伏发电现状及发展趋势    邵翠平;

光伏并网系统反孤岛控制策略研究    金结红;余晓东;

光伏发电系统孤岛保护建模与仿真研究    赵清林;郭小强;邬伟扬;

SRD控制系统中DSP与PC机之间远程数据通信    张磊,全力,刘强,仲文才

基于DSP和CAN总线的连续墙纠偏仪系统研究    张延海

FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景    张志杰,叶海峰,汪翔

MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用    吴剑威;唐立新;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

30 kW太阳能并网发电系统的应用与运行    沈晨;陈晓明;

利用PSPICE仿真分析PWM控制电路    赵涛,姜卫东

光伏并网逆变器反孤岛检测方法研究    姚道如;

24V/5A太阳能控制器设计    包文俊;黄长杰;

转地养蜂专业户光伏系统的研究    杜忠明;熊飞峤;李天华;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

关于青藏铁路工程中太阳能光伏发电的应用分析    鲁延武;高佳;

琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍    汪卫平;

基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究    韩琳;李士杰;方科;张进;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

基于LonWorks的新型风机控制器    唐鹏辉;张云贵;王丽娜;

基于STC89C52单片机PWM调速控制系统的硬件设计    刘紫晶;

TMd-50系列高压变频器在梅钢1780热连轧的应用    王文娟;

一种采用多重化整流技术的低谐波逆变弧焊电源    张光先;尹海;苗华伟;刘晨;

永磁同步电机谐波电流分析及其对转矩的影响研究    王晓远;周巍;

斩波式交流中频阻焊电源及其控制系统    高文成;马铁军;张勇;杨思乾;

基于开关磁阻电机的汽车发动机主动飞轮系统研究    铁起;徐立永;徐若菲;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

钢板磁悬浮系统控制    李奇南

基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究    杨实

变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究    张红娟

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

磁性液体微压差传感器的理论及实验研究    郝瑞参

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

信号注入法在有源配电网保护与控制中的综合应用    樊淑娴

四象限级联型多电平高压大功率逆变器控制系统研究    刘子建

基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究    汪鹏飞

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

基于DSP的三相四线制有源电力滤波器的研究    张云波

改善永磁接触器动态分断过程的方法研究    张钢岭

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

基于ARM和Linux的采集控制系统设计与实现    陈少佳

光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现    张立华

微惯性组合惯导系统设计与实现    吴岩

我国民用光伏发电系统市场化分析    邵颖红;希娜·次仁罗布;范晨卉;

光伏发电系统中逆变器的研究与应用    张德海;郑文英;王国强;

光伏水泵应用优势的研究    刘旭帅;王燕;

直流供电系统在城铁试验线中的应用    董艳平;冯丽萍;

并网光伏系统最大功率点跟踪控制的一种改进措施及其仿真和实验研究    杨海柱;金新民;

一种独立光伏发电系统双向变换器的控制策略    廖志凌;阮新波;

电力变压器和高压断路器状态监测技术的发展与现状综述    范兴明,邹积岩,丛吉远

逆变电源并联控制综述    潘慧梅;

光伏扬水与照明综合系统的能量管理策略    刘建政;赵争鸣;王健;吴理博;孟朔;孙晓瑛;杨志;

一种新颖的比例积分谐振控制策略    马海啸;

智能微电网研究综述    肖朝霞;方红伟;张献;

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

超级电容器储能应用于分布式发电系统的能量管理及稳定性研究    唐西胜

光伏系统设计及最大功率点跟踪算法的研究与实现    朱丛

电容电流反馈瞬时值控制逆变器数字控制技术研究    许爱国

载波相移级联型多电平变流器及其在APF中的应用    刘兆燊

基于DSP的单相在线式数字化UPS系统控制及实现    祁亚萍

分布式发电系统孤岛效应的研究    姚丹

可控IPM的PWM信号源及IPM测试系统的研究    乔永伟

基于ARM嵌入式系统的通用Bootloader的设计与实现    严菊明

基于DSP的光伏并网逆变系统的研究    吴丽萍

单相逆变器无互联线并联控制技术研究    阚加荣

UPS并联及切换技术研究    张建功

基于PowerPC的微电网智能终端设计    樊鹏;周芝萍;张鹏远;吴双惠;

光伏供电系统中母线电压控制的仿真研究    武海龙;李少纲;

低压直流供电系统研究综述    雍静;徐欣;曾礼强;李露露;

海洋环境下船用太阳能光伏系统特性研究    孙玉伟

具有PEC功能的空调变频器的开发与应用    马勇

微电网三相逆变系统并网控制策略的研究    刘青

基于分层控制的风光柴储孤网能量管理策略研究    李丹

计及电动汽车的分布式发电系统中储能单元的优化配置    郭彩云

基于虚拟同步发电机的光伏并网低电压穿越技术研究    向海燕

微电网中电池储能系统的动态优化调度及可靠性建模问题研究    钟宇峰

光伏并网发电系统孤岛检测技术    郭小强;赵清林;邬伟扬;

单极式光伏并网发电系统的仿真与实验研究    任奇;李永晨;唐敏;夏东伟;

并网发电逆变系统孤岛检测新方法的研究    禹华军,潘俊民

太阳能发电及其展望    黎兆林;

SPI接口技术及应用    左东广,魏瑞轩

世界太阳能发电产业加速发展的形势及可资借鉴的政策    胡兴军;

数据采集与总线技术的发展    徐德炳,徐兴

液晶汉显驱动系统设计    吴涤,蒋朝根

太阳能发电技术综述    于静;车俊铁;张吉月;

光伏并网发电系统的研究及实现    王飞;余世杰;苏建徽;沈玉梁;汪海宁;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

基于CAN总线分布式电梯控制系统的设计及其实现    王绍维

CAN总线在工业空调控制系统的研究及实现    李晓昱

基于CAN总线监控系统的研究和开发    苏健

基于CAN总线的自动化模块及其应用    郑长征

基于CAN总线的设备状态监测系统的研究    王晨宝

基于CAN总线的集散控制系统的研究与设计    黄波士

基于CAN总线的分布式24位数据采集系统的设计与实现    李立学

机车运用状态在线实时监测系统的研究    魏晓亮

基于ARM+DSP结构的数控系统在弯箍机上的应用    奚长浩;李正义;周会成;

OMAP5910在便携式故障诊断系统中的应用    赵广会;孙俊杰;

基于OMAP5912双核通信的故障诊断仪应用程序开发    赵广会;孙俊杰;

水下移动通信系统硬件设计    张志刚;卞红雨;

基于ARM+DSP的机器人控制系统设计    徐鲁旭

基于ARM+DSP架构的目标跟踪系统研究    马磊

基于ARM+DSP的多自由度机器人运动控制器研究    周广兵

基于ARM+DSP的振动数据采集系统的研制    刘乔

基于ARM+DSP开放式五轴数控系统相关技术研究    王长蕾

基于ARM+DSP架构的准在线诊断系统硬件平台研究    任晓丹

基于ARM+DSP的姿态测量系统的设计和实现    沈金龙

基于ARM+DSP的准在线故障诊断系统软件系统关键技术的研究    徐阳

基于ARM+DSP的电能质量在线监测装置研制    胡文然

水下移动通信系统硬件设计与实现    张志刚