基于模糊自整定PI双闭环控制的太阳能逆变电源的研制

【摘要】：在独立供电光伏发电系统中,逆变电源是系统中唯一一级能量变换装置,其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响系统的性能和投资。 本文探讨了一套完整的光伏独立供电系统的设计方法,并重点研究了逆变电源的软硬件设计。 系统硬件部分主要包括光伏阵列、蓄电池、蓄电池充放电控制电路、推挽变换器、全桥逆变器、输出电压校正环节、SPWM信号的驱动等。光伏阵列的输出功率采用最大功率点跟踪控制策略,通过改变当前的阻抗情况来满足最大功率输出的要求。将蓄电池的24V直流电转变成220V交流电。功率开关器件采用VMOSFET管,它输入的直流电压转变成脉宽调制的交流电压,然后利用推挽变压器转换成310V直流电,最后由全桥变换器把高压直流逆变成所需的交流电,通过检测输出电压,将采样信号送入控制电路,并采用了高性能的DSP控制芯片TMS320F2812以实现SPWM信号的产生以及模糊控制算法等功能。分析和仿真结果相符,从而为逆变电源的软件研究打下了基础。 软件部分主要研究了模糊自整定PI双闭环控制算法。从逆变电源输出特性的理论分析入手,根据逆变电源的数学模型,建立了单相SPWM逆变电源完整的MATLAB仿真模型。为了获得高性能的逆变电源,依据所建立的数学模型和仿真模型,提出了新型的单相逆变电源的设计方案:模糊自整定PI双闭环控制设计方案。从大量的仿真结果中可以看出输出电压波形具有较低的总谐波畸变率(THD),同时还获得了良好的稳态和动态特性。 【关键词】：逆变电源 光伏 蓄电池 模糊控制
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM464
【目录】：

• 第1章 绪论8-13
• 1.1 光电发展的背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国外太阳能光电技术的发展状况9-11
• 1.2.2 国内太阳能光电技术的发展状况11-12
• 1.3 本文的研究目的及主要研究内容12-13
• 第2章 光伏阵列13-22
• 2.1 太阳能电池及其特性13-14
• 2.2 光伏阵列的设计14-19
• 2.2.1 设计原则和思路15-17
• 2.2.2 光伏阵列尺寸的估算17-19
• 2.3 最大功率点跟踪控制(MPPT)19-22
• 第3章 蓄电池22-34
• 3.1 蓄电池的基本概念与特性22-23
• 3.2 铅酸蓄电池充放电原理23-24
• 3.2.1 放电过程23
• 3.2.2 充电过程23-24
• 3.3 铅酸蓄电池的电性能24-28
• 3.3.1 铅酸蓄电池的容量24-26
• 3.3.2 铅酸蓄电池充放电特性26-27
• 3.3.3 铅酸蓄电池内阻变化特性27-28
• 3.4 铅酸蓄电池性能测量28-29
• 3.4.1 铅酸蓄电池电参数的测量28
• 3.4.2 剩余容量的测量方法28-29
• 3.4.3 铅酸蓄电池寿命的测定29
• 3.5 蓄电池的四阶动态模型29-31
• 3.6 蓄电池的充电控制电路31-34
• 第4章 逆变电路设计34-58
• 4.1 电力电子开关器件及其应用34-35
• 4.2 逆变的概念35-36
• 4.3 SPWM逆变原理36-41
• 4.4 逆变电路中死区的影响及其补偿41-42
• 4.5 逆变主电路42
• 4.6 DC/DC变换42-43
• 4.7 推挽变压器的设计43-50
• 4.7.1 概述43-44
• 4.7.2 磁性材料44-45
• 4.7.3 推挽变压器设计45-50
• 4.8 DC/AC变换50
• 4.9 全桥逆变电路功率开关管驱动电路50-52
• 4.10 高性能逆变控制电路52-58
• 4.10.1 TMS320F2812简介52
• 4.10.2 TMS320F2812资源分配52-53
• 4.10.3 单元电路的设计53-57
• 4.10.4 逆变系统框架图57-58
• 第5章 单相 SPWM逆变器仿真模型58-62
• 5.1 电路模型58-59
• 5.2 单相 SPWM逆变器仿真模型59-62
• 第6章 模糊自整定 PI双闭环控制器设计62-76
• 6.1 模糊控制的基本原理62-65
• 6.2 模糊启整定PI双闭环控制设计方案65-70
• 6.3 仿真研究70-76
• 第7章 总结76-77
• 7.1 工作总结76
• 7.2 工作展望76-77
• 参考文献77-79
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文79-80
• 致谢80

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

带观测器的单相逆变器数字双环控制器设计及分析    张雪峰;罗洪霞;

基于模糊PID控制的车载逆变器的研究与设计    陶树建;

基于交流母线的光伏逆变器研究    李富国

独立光伏发电系统MPPT的模糊PID控制研究    连瑞娜

基于TMS320F2812的光伏并网发电系统的设计    黄瑶

基于TMS320F2812的数字控制感应加热电源研究    李江

双极性调制模糊自适应控制逆变电源的研究    张路

非隔离型光伏并网逆变器的研究    沈友朋

基于独立运行模式的光伏发电系统研究    孟苹苹

单相光伏并网发电系统研究    季亚鹏

基于DSP的市电验电器设计与研究    方胜利

光伏电池输出特性与最大功率跟踪的仿真分析    禹华军,潘俊民

晶闸管有源逆变器的停电保护方法    王耀德

基于PWM控制器KA7500B的逆变电源设计    袁佑新;李波;辛华强;宋文珏;

高频脉冲智能充电器的设计与试验    孙莉莉;张海伟;阎勤劳;

基于DSP的四桥臂三相逆变器研究    熊宇

基于MOSFET高频大功率逆变电源主电路拓扑结构的研究    刘锋

单级式并网型光伏发电系统用逆变器的研究    焦在强

兰州西固热电厂阀控式铅酸蓄电池在线监测及应用研究    张荣魁

光伏并网/独立供电两用逆变电源的研究    吴杰

单相逆变电源的智能控制研究    王子洋

车载逆变电源的研究与设计    杨成明

车载逆变电源及其效率研究    李政

基于DSP的电力逆变器的研制    刘珺

数字双闭环控制单相逆变器试验研究    田野;王归新;林涛;

北京化工二厂整流设备谐波水平的测试及分析    陈斌发,沈琪,金小岗

太阳能光伏电站项目的评价方法及实证研究    宋玉萍;孟忠;

基于开关函数的光伏并网发电建模与仿真    谢丽美;

基于I~2C串行总线的大功率开关电源数字控制    孙建广,檀润华,杜占平,陈双平

一种新型的锁相环数字触发系统    刘子胥,张长勇,张福民,贾克

风光互补正弦波逆变电源的研究    李永建;刘亚凤;刘斌;糜晓宇;

工频变压器准降频应用的研究    常宝林,盛仲飚

电流临界连续模式三相单管功率因数校正器分析    朱冬姣,廖冬初

脉冲激光电源控制系统的输入输出接口设计    刘艳新,刘文陆,杨艳芳

SMD-300型二十组双脉冲电镀电源智能化研究    侯庆军;

全桥电路在开关电源中的应用与失效分析    趙小莉;

基于模糊控制的IUIa特性智能充电机    高飞燕;李兰君;阳武娇;

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;

一种新型的煤矿井下矿灯充电系统设计    周跃进;汪云甲;夏雯;

高压软起动中的常见故障分析与处理    李强松;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

电力系统通信电源的发展与应用    冯锐;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用    杨金辉

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究    陈江辉

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

基于嵌入式技术的高精度程控直流电源的研究    张良清

弧形直线电机伸缩门及其控制研究    张志华

软开关电阻点焊逆变电源的研究    唱志强

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

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

大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究    高丽丽

电动单轨吊动力锂电池组智能管理系统的研究    赵平强

小型风机并网逆变器研究    马记

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

基于TMS320F2812的SPWM波形软件实现    熊军华;王亭岭;

光伏电池最大功率点跟踪方法的发展研究    程启明;程尹曼;汪明媚;倪仁杰;

光伏并网逆变器的控制策略    周雪松;宋代春;马幼捷;郭润睿;程德树;

Fuzzy自整定PID控制器设计及其MATLAB仿真    袁凤莲;

单相电压型PWM逆变器的数学模型与数字仿真    马学军

太阳能光伏发电是理想的可再生能源    狄丹;

软开关逆变器控制策略研究    刘小虎;杨迎化;

海洋核污染与放射性监测技术    张玉敏;李红;朱春来;

基于PWM逆变器的LC滤波器    俞杨威;金天均;谢文涛;吕征宇;

一种适用于光伏发电系统的高增益Boost变换器    孙良伟;余运江;

    本报记者 冯健

    国网能源研究院 王乾坤　方彤

    记者 胡兆珀

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

数字控制PWM逆变电源关键技术研究    孔雪娟

固态高频LLC电压型感应加热谐振逆变器研究    王英

电压型负载谐振变换器谐振槽路参数优化设计与负载匹配的研究    李金刚

光伏发电并网与并联关键技术研究    余蜜

光伏系统设计及最大功率点跟踪算法的研究与实现    朱丛

分布式光伏并网发电系统控制研究    王富卿

太阳能电池特性研究及独立光伏发电系统实现    付朝雪

基于DSP的独立光伏发电系统的研究    周佳林

无变压器型单相光伏并网逆变器的设计与仿真研究    徐自翔

基于SPWM技术的独立逆变电源设计    宋淑苹

太阳能发电系统研究    林珊

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

瞬时值控制逆变器技术研究    陈东华

基于DSP的移相全桥高频链逆变器的研制    张玉明

带观测器的单相逆变器数字双环控制器设计及分析    张雪峰;罗洪霞;

基于Simulink的发电机励磁系统整流单元的建模与仿真    王亮;王文策;程斌;梁晓明;朱艾军;

基于IGBT光伏发电逆变电路的设计    张艳燕;许忠仁;穆克;

基于DSP的光伏并网发电系统的设计    刘佳韵;姚京德;

光伏分布式发电中的逆变系统设计    孔德政;

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

基于锁相环的永磁同步电机能量回馈控制系统研究    孙轶男

光伏并网系统最大功率跟踪及反孤岛运行控制方法研究    曹建博

光伏并网发电装置的研究    王娉婷

无变压器型单相光伏逆变器的研究    申荣河

基于非对称电压与CPDM控制的感应加热电源的研究    高成琳

基于LLC谐振负载的感应加热电源的研究    张年福

高效率小功率风力发电与并网系统研究    于彬

光伏并网发电系统的研究    王晓曦

基于LCC高频负载谐振DC/DC开关电源的研究    刘玮

开关点预置三相四线SPWM逆变器研究    谢少军,严仰光

工频SPWM逆变电源输出电压的变结构控制    熊蕊,王国锋

电压型逆变器的无差拍控制技术研究    郭卫农,段善旭,康勇,陈坚

逆变电源重复控制技术的研究    赵金,延烨华,徐金榜,万淑芸

SPWM逆变电源的单极性控制方式实现    胡兴柳,彭小兵,穆新华

基于交流测量法的蓄电池内阻测量装置的研究    李立伟,邹积岩

脉冲调宽式逆变电源的建模及仿真    盖志武,李东升,宋蛰存,马勇,于继来

感应加热电源的发展    俞勇祥,陈辉明

影响功率MOSFET开关速度的因素分析    何广敏,赵万生,王致良

一种新的模糊内模预估控制器及应用    刘暾东,杨智,方廷健

基于DSP的变速恒频电源数字变换器平台    陈新

细丝CO_2焊焊炬高度的双模分段控制系统研究    王雅生,蔡洪能,单茂华,张国栋

光源跟踪伺服系统模糊PID制的仿真研究    孔祥纯;肖航;陈林根;孙丰瑞;

模糊自整定PID控制器设计及其MATLAB仿真    黄赞;陈伟文;

AHU系统中模糊自整定PID控制器模拟    沈国民;舒刚;王春香;

基于Cortex-M3的参数模糊自整定PID控制器的研究    王群;王磊;

基于Fuzzy-PID的风力发电机润滑油温度控制系统    郑翔;刘军;

车辆液压自发电系统的模糊自适应控制仿真    冯殿军;朱晓明;侯文礼;

模糊自整定PID算法在锅炉压力系统中的应用    李强;屈宝存;葛智强;

机载光电跟踪系统的模糊自整定PID控制    高嵩;朱峰;肖秦琨;何宁;

细丝二氧化碳焊接焊炬高度自动控制系统的研究    蔡洪能,王家林,王雅生,单茂华,张国栋

基于模糊自整定PID算法的轮胎试验机控制系统    张元良;杨小乐;吕艳;

隧道式微波加热温控算法研究与软件设计    傅天煜;王希;杨国辉;

基于MATLAB供热温度模糊自整定PID控制系统仿真    蒋蔚;印平;曹丽婷;

PID参数的模糊自整定    曲强;陈雪波;

基于模糊自整定PID控制的转台系统    寇怀成;王宗学;

单片机模糊自整定PID参数控制器在直流调速系统中的应用研究    赵楠楠;张春来;

模糊自整定PID控制器设计及其鲁棒性分析    冯冬青;张颂;沈大中;

模糊自整定PID控制器的设计和仿真    李萍;李峰;赵虎;居滋培;

轧机液压厚度控制系统中的模糊PID应用    牛巍;黄效国;管东方;

电液比例位置系统模糊自整定PID控制器设计    郭振兴;房建东;房彦伟;

超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型与控制技术    曹淑瑛

激光星间通信终端精瞄微定位系统关键技术的研究    邵兵

建筑冷热源系统自适应优化控制模型的研究    颜永民

横向磁场永磁电机及其驱动系统研究    王建宽

并联混合型有源电力滤波器的理论与应用研究    范瑞祥

超小型无人旋翼机XZ03飞控系统的机械电子学设计研究    邓寅喆

轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究    林辉

大型能耗监控系统通信网络及控制策略研究    王彦

网络化串级控制系统的建模、分析与控制    黄从智

超低频振动校准系统的研究    佘天莉

基于模糊PID的汽车起动机综合性能自动测试系统研究与开发    全廷立

船舶模糊自整定环境最优动力定位控制器设计与仿真研究    宋健

柴油机模糊自整定PID智能调速控制策略的研究    刘国栋

模糊自整定PID温控系统的仿真研究及设计    王春霞

模糊自整定PID控制算法在分子蒸馏装置中的应用研究    石楠

模糊PID控制在工业过程控制中的应用研究    汪璇炫

模糊自整定PID控制在过热汽温控制系统中的研究与应用    李佳

PID控制器参数模糊自整定研究    韩瑞珍

基于FPGA的模糊自整定PID控制算法的研究    曲园

大射电望远镜控制软件系统研究    张玉魁