分布式光伏并网发电系统电能调节装置的设计与实现

【摘要】：随着全球能源危机的加剧和环境污染的日益严重,世界各国都正在加大对绿色可再生能源的开发研究,寻求更多能有效改善能源和环境问题的方法。太阳能光伏发电具有清洁无污染、取之不尽用之不竭的特点,已成为广大电力科学工作者的重点研究课题,也是国家政策和智能电网建设的重点扶持对象。但由于光伏发电系统所接收的太阳能存在间歇性和随机性,也致使光伏并网发电系统存在系列问题。本课题为改善光伏并网发电系统的稳定运行和完成系统功能的扩充,采用TI公司的DSP控制芯片TMS320F28335开发了一套具有有功功率跟踪、无功功率补偿和谐波治理等功能的电能调节装置。 电能调节装置是在三相瞬时无功功率理论基础上,将有功功率调节电流、无功功率补偿电流和谐波治理电流进行合成实现多功能补偿的装置。它采用ip-iq电流检测法先将电流的瞬时值通过坐标变换分解为有功功率电流和无功功率电流,经过低通滤波器滤除交流分量,再与实际的电流作差比较得到无功功率补偿电流和谐波治理电流,最后与有功功率跟踪电流合成指令电流,完成调节装置的无功功率补偿、有功功率跟踪和谐波治理等功能。 本文在分析分布式光伏并网发电系统潮流管理、三相瞬时无功功率理论、ip-iq电流检测法和谐波治理技术等理论的基础上,完成多功能电能调节装置的硬件电路设计、软件程序编写、基于Simulink的控制算法仿真和系统的整体调试。 【关键词】：光伏并网 电能调节 瞬时无功功率理论 TMS320F28335
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题来源、背景和意义8-9
• 1.2 光伏并网发电系统研究现状及其动态9-12
• 1.2.1 光伏发电系统国内外发展现状9-10
• 1.2.2 光伏并网发电技术国内外的研究动态10-12
• 1.3 课题研究内容及安排12-14
• 第2章 电能调节装置的控制原理与结构14-21
• 2.1 光伏并网系统电能流向管理14-15
• 2.2 三相瞬时无功功率理论15-16
• 2.3 谐波电流和无功电流检测法16-18
• 2.4 多功能补偿的设计实现18-19
• 2.5 系统结构框图与控制原理19-21
• 第3章 调节装置系统的硬件电路设计与实现21-34
• 3.1 系统硬件设计总体结构21-22
• 3.2 主电路设计22
• 3.3 控制板电路设计22-29
• 3.3.1 TMS320F28335最小系统设计23-26
• 3.3.2 检测电路设计26-27
• 3.3.3 CAN总线通信电路设计27-28
• 3.3.4 外围电路设计28-29
• 3.4 驱动板电路设计29-33
• 3.4.1 开关电源设计29-30
• 3.4.2 驱动电路设计30-31
• 3.4.3 IGBT保护电路的设计31-33
• 3.5 实际硬件电路板33-34
• 第4章 调节装置系统的软件设计与实现34-42
• 4.1 系统软件总体结构34
• 4.2 主程序设计34-35
• 4.3 中断服务程序设计35-42
• 4.3.1 电流、电压采样模块的DSP实现36-37
• 4.3.2 瞬时无功功率的DSP实现37-38
• 4.3.3 低通滤波器的DSP实现38-39
• 4.3.4 电流滞环跟踪PWM控制技术的DSP实现39
• 4.3.5 CAN总线通信的DSP实现39-42
• 第5章 仿真及实验调试42-51
• 5.1 MATLAB及Simulink简介42
• 5.2 基于Simulink的模块搭建42-44
• 5.2.1 ip-iq电流检测法的模块搭建42-43
• 5.2.2 电流跟踪型逆变器仿真模块43-44
• 5.3 仿真结果44-46
• 5.4 系统调试与实验分析46-51
• 5.4.1 软件的基本功能调试46-47
• 5.4.2 系统模拟调试47-49
• 5.4.3 现场调试49-51
• 第6章 全文总结与展望51-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-56
• 附录A 采样子程序代码56-57
• 附录B 瞬时无功功率子程序代码57-58
• 附录C 低通滤波器子程序代码58-59
• 附录D 电流滞环PWM子程序代码59-61
• 附录E CAN总线通信子程序代码61-63
• 攻读学位期间的研究成果63

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