基于TMS320F2812 DSP光伏发电单相离网逆变器的研究

【摘要】：随着世界经济的不断发展,能源短缺和环境污染与经济快速发展的矛盾日益突出。世界各国为寻求经济的可持续发展,不断在探索可再生的环保的新能源。太阳能作为一种重要的可再生环保能源,在太阳能利用与开发过程中,如何把光伏阵列所产生的直流电能高效地转变为可用的市交流电能,成为世界各国在该领域的研究重点。将通用逆变器改造成光伏发电逆变器,可高效完成上述直流电能到交流电能的转换。如何提高逆变器的转换效率,降低逆变器的成本,是推进光伏发电市场化的关键。 本文选用高性能数字信号处理芯片TMS320F2812 DSP为控制核心芯片,选用Infineon公司型号为IGP50N60T的IGBT(50A,600V)作为开关器件,以IR公司的IR2110作为驱动芯片,开展了光伏发电单相离网逆变器研究,通过运用电子技术、DSP技术和编程技术相结合,本论文完成了以下几项工作： 1、介绍了光伏发电系统及其原理,重点分析了各种光伏发电系统在应用方面的优、缺点。分析比较了光伏发电逆变器三种重要的拓扑结构。本文采用全桥全波高频变压器隔离式逆变器结构,并根据设计要求选择了合适的开关器件 2、完成了500W光伏发电逆变器的整体设计。给出了整个系统框图,介绍了各部分电路的作用。硬件电路采用TMS320F2812为主控芯片,并设计了电压采样电路、IGBT驱动电路以及辅助电源电路等。软件设计包括IGBT驱动程序设计、数字PI控制器子程序设计等内容。 3、在500W样机上进行实验测试,结果表明直流电能经逆变器逆变后输出的正弦波交流电达到市电要求：电压为220V,偏差在允许范围±10%内；频率为50Hz±0.2 Hz,偏差在允许范围内。 【关键词】：光伏发电 离网逆变器 DSP PWM控制
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 全球能源状况与环境问题7-10
• 1.2 光伏发电逆变器的研究背景、目的、意义10-11
• 1.2.1 光伏发电逆变器研究的国内外背景10
• 1.2.2 光伏发电逆变器研究的目的、意义10-11
• 1.3 光伏发电逆变器研究的现状11
• 1.4 本课题研究的主要内容11-12
• 1.5 本章小结12-13
• 第2章 光伏发电系统及其原理13-20
• 2.1 光伏发电系统的基本构成13-15
• 2.2 太阳能电池光伏发电原理15-18
• 2.2.1 太阳能电池光生伏打原理15
• 2.2.2 太阳能电池等效电路15-16
• 2.2.3 太阳能电池特性曲线16-17
• 2.2.4 太阳能光伏发电系统基本器件17
• 2.2.5 太阳能光伏阵列的一般结构17-18
• 2.3 基于TMS320F2812 DSP光伏发电单相离网逆变器的系统框图18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 离网型光伏发电系统逆变器主电路的设计20-28
• 3.1 光伏发电逆变器的基本拓扑结构20-22
• 3.1.1 推挽式逆变器20
• 3.1.2 半桥式逆变器20-21
• 3.1.3 全桥逆变器21-22
• 3.2 样机主电路及其工作原理22-23
• 3.3 高频脉冲变压器的设计23-24
• 3.3.1 EE42铁芯视在功率的估算23-24
• 3.3.2 高频变压器原边的匝数与线径的计算24
• 3.4 其他器件选型24-27
• 3.4.1 功率开关器件24-25
• 3.4.2 滤波电感的选型25-26
• 3.4.3 滤波电容的选型26-27
• 3.5 本章小结27-28
• 第4章 光伏发电逆变器控制电路的设计28-38
• 4.1 基于TMS320F2812 DSP控制系统设计的优势28-29
• 4.2 DSP芯片嵌入时的防电磁干扰措施29-30
• 4.3 辅助电源的设计30
• 4.4 IGBT栅极驱动电路30-33
• 4.5 输出电压稳定的实现33-35
• 4.6 复位电路设计35
• 4.7 时钟电路设计35-36
• 4.8 JTAG电路36
• 4.9 本章小结36-38
• 第5章 控制系统软件设计38-51
• 5.1 PWM控制原理38-42
• 5.1.1 正弦脉宽调制方式38-41
• 5.1.2 三种基本的采样控制方法41-42
• 5.2 TMS320F2812 DSP的PWM控制思想42-50
• 5.2.1 Texas Instruments公司的DSP集成开发环境CCS(Code Composer)42-43
• 5.2.2 高频逆变桥控制脉冲PWM的产生43-44
• 5.2.3 工频变换器移相SPWM软开关技术的实现44-45
• 5.2.4 数据表的计算和定标45-48
• 5.2.5 数字PI控制器48-50
• 5.2.6 系统主程序流程图50
• 5.3 本章小结50-51
• 第6章 系统实验结果和分析51-55
• 6.1 驱动电路实验波形51-53
• 6.2 逆变器输出电压波形53-54
• 6.3 本章总结54-55
• 第7章 总结与展望55-56
• 参考文献56-58
• 攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果58-59
• 致谢59-60

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