基于交错并联flyback的新型光伏阵列控制器研究

【摘要】：光伏产业当下发展迅猛,光伏产品的效率与成本仍是两个不可忽视的问题。由于光伏组件的输出呈非线性,并且其开路电压短路电流等关键参数也会随温度、辐射照度等环境因素而改变,尤其是民用、商用级产品,非常容易受到局部环境光遮蔽等因素的影响,因此针对由光伏组件组成的光伏阵列的最大功率点追踪,保持较高的效率与较低的成本是个难题。本文首先分析了光伏组件的特性,总结了几种常用的MPPT控制算法,然后从效率和控制器成本的角度分析了光伏阵列的分布式MPPT控制方案。针对分布式MPPT控制方案在DSP、传感器方面的高成本问题,基于交错并联flyback变流器,提出了一种新的基于导通时间的MPPT控制方案,可以仅采样输入电压而不需要电流传感器,进行功率计算,使用一片TMS320F28035实现每个模块式光伏阵列子系统的MPPT,既能实现MPPT的追踪,应对局部环境光遮蔽,又能节约成本。为了减轻变流器输入输出电容的滤波压力,本文将交错技术应用于flyback电路。为提高变流器效率,对硬件和软件进行了设计,使flyback工作于准谐振软开关状态。DSP选用了TMS320F28035,具有CLA协处理器,支持浮点运算和双核并行运算。经过硬件和软件的详细设计,搭建了仿真和实验平台,基于TMS320F28035编写了多核并行控制程序,通过仿真和实验,实现了基本功能,最终验证了电路设计、控制策略的可行性。 【关键词】：交错并联 准谐振 导通时间控制 多核
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-13
• 1.1.1 常规能源现状及前景10-11
• 1.1.2 我国能源发展概况11
• 1.1.3 我国光伏产业发展概览11-13
• 1.2 光伏系统介绍13-16
• 1.2.1 主流的光伏电池13-14
• 1.2.2 光伏系统应用14-16
• 1.3 光伏发电的优势与局限性16-17
• 1.4 本文的主要研究工作17-18
• 第2章 光伏阵列的MPPT研究18-45
• 2.1 光伏电池建模与主要技术参数18-24
• 2.1.1 光伏电池建模18-20
• 2.1.2 光伏电池的主要技术参数20-24
• 2.2 光伏电池MPPT24-34
• 2.2.1 扰动观测法26-27
• 2.2.2 电导增量法27-31
• 2.2.3 爬山法31
• 2.2.4 基于比例的MPPT控制方法31-33
• 2.2.5 实现MPPT的硬件方案33-34
• 2.3 光伏阵列MPPT34-42
• 2.3.1 光伏阵列34-37
• 2.3.2 集中式MPPT37-39
• 2.3.3 分布式MPPT39-42
• 2.4 优化的分布式MPPT方案42-45
• 第3章 硬件设计方案45-58
• 3.1 硬件设计方案概览45-48
• 3.1.1 主控制器45
• 3.1.2 AD转换器45
• 3.1.3 数据采样45-46
• 3.1.4 DC-DC变流器46
• 3.1.5 驱动电路46-48
• 3.2 交错并联flyback设计48-58
• 3.2.1 变流器基本参数48
• 3.2.2 交错并联技术48-50
• 3.2.3 flyback准谐振软开关工作原理50-53
• 3.2.4 主要电路参数设计53-58
• 第4章 软件系统设计58-71
• 4.1 基本介绍58-62
• 4.1.1 DSP介绍58-59
• 4.1.2 软件平台59
• 4.1.3 IO资源需求59-62
• 4.2 功能模块核心分配62-66
• 4.2.1 C28x功能模块配置64-65
• 4.2.2 CLA功能模块配置65-66
• 4.3 基于导通时间控制的MPPT实现66-68
• 4.3.1 电感峰值电流表达式66
• 4.3.2 基于输入输出电压的功率表达式66-67
• 4.3.3 功率表达式在DSP中的实现67-68
• 4.4 多核优化68-71
• 4.4.1 存储空间优化68-69
• 4.4.2 代码配合69-71
• 第5章 仿真与实验71-80
• 5.1 引言71
• 5.2 仿真验证71-74
• 5.3 实验验证74-77
• 5.3.1 交错并联准谐振实现74-76
• 5.3.2 MPPT实现验证76-77
• 5.4 损耗分析77-80
• 5.4.1 MOSFET77-78
• 5.4.2 变压器78-79
• 5.4.3 副边二极管79
• 5.4.4 PCB设计79-80
• 第6章 总结及展望80-82
• 6.1 总结80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士学位期间发表的论文86

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