基于DSP2812的光伏逆变器的研究与设计

【摘要】： 全球能源危机和环境恶化使得可再生能源的研究和应用越来越受到重视,而太阳能作为储量丰富的清洁能源之一,是理想的替代能源,因此对太阳能发电系统的研究和应用至关重要。在整个太阳能发电系统中,功率变换电路——逆变器是关键的环节之一,它决定了整个系统的稳定性以及带各种类型负载的能力。因此,开展高性能光伏逆变器的研究具有重要意义。 本文主要从以下几个方面对离网型光伏逆变器进行了研究： (1)从PWM控制基本原理、调制方式、控制技术、波形产生四个方面分析了逆变器控制的原理——脉宽调制技术。经过比较,确定了本设计方案的控制策略,即双闭环负反馈控制方式,使得逆变输出交流电压质量更好。 (2)离网型逆变器硬件电路设计,包括功率逆变电路、主控电路、电源电路、采样调理电路、通讯接口电路设计。在功率逆变电路中,使用IPM模块作为功率模块,采用高频逆变方式,即Boost升压加全桥逆变实现功率转换,无需工频变压器或者高频变压器,使得逆变器体积、重量大大降低,逆变效率得到进一步提高。主控电路采用TI公司的高速数字信号处理器TMS320F2812作为核心芯片,设计了一个硬件电路简洁、可实现多种复杂算法的数字控制系统。该数字控制系统实现了功率开关脉冲驱动信号的产生、电路运行参数的采样、人机交互、工作模式切换以及通讯等功能。 (3)软件设计。将程序分成主程序、SPWM程序、人机交互程序、通讯程序、采样调理程序五个模块进行编写。首次提出逆变器的三个工作模式：正常输出模式、管理员模式、睡眠模式,实现了正常输出模式和睡眠模式的智能切换。另外,采用软件关断功率器件的方式进行输入过压、欠压、输出过载和短路保护,输入输出端可不必安装断路器或熔断器。 (4)样机研制及实验研究。研制了一台逆变器试验样机,并将软硬件结合在一起进行实验研究。实验结果证明了设计方案的有效性和实用性。 【关键词】：DSP2812 单相逆变器 光伏发电 数字控制系统 信号检测
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 课题研究的背景和意义7
• 1.2 逆变器7-9
• 1.2.1 定义及分类7-8
• 1.2.2 基本组成8-9
• 1.2.3 相关标准9
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势9-11
• 1.4 本文主要研究内容11-12
• 第二章 逆变器脉宽调制技术与闭环控制策略12-20
• 2.1 逆变器脉宽调制技术12-15
• 2.1.1 PWM控制基本原理12-13
• 2.1.2 SPWM调制方式13-14
• 2.1.3 SPWM控制技术14-15
• 2.1.4 SPWM波形产生15
• 2.2 数字控制策略15-17
• 2.3 控制策略选择及实现17-19
• 2.3.1 控制脉冲的产生17
• 2.3.2 输出频率可调17-18
• 2.3.3 闭环负反馈控制18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 5kW离网型光伏逆变器的硬件电路设计20-48
• 3.1 性能特点及技术指标20
• 3.2 拓扑结构的选择20-22
• 3.3 逆变器电源系统22-24
• 3.3.1 DC-DC22-23
• 3.3.2 主控板供电23
• 3.3.3 DSP外围芯片电路供电23
• 3.3.4 信号调理及功率驱动电路供电23-24
• 3.4 DSP主控系统24-26
• 3.5 功率逆变电路26-39
• 3.5.1 输入滤波电路26
• 3.5.2 Boost电路26-30
• 3.5.3 单相全桥逆变电路30-32
• 3.5.4 LC低通滤波器32-34
• 3.5.5 功率器件的选择34-37
• 3.5.6 电感制作37-39
• 3.6 采样调理电路39-41
• 3.6.1 直流电压采样电路39-40
• 3.6.2 交流电压采样电路40
• 3.6.3 交流电流采样电路40-41
• 3.7 人机交互电路41-43
• 3.8 通讯接口设计43-44
• 3.8.1 CAN总线通讯模块43
• 3.8.2 异步串行通讯SCI43-44
• 3.9 保护电路设计44-45
• 3.10 PCB板设计45-47
• 3.10.1 电路板整体布局45-46
• 3.10.2 PCB板的走线46-47
• 3.11 本章小结47-48
• 第四章 5kW离网型光伏逆变器软件设计48-55
• 4.1 主程序48-49
• 4.2 SPWM程序49-50
• 4.3 人机交互程序50
• 4.4 通讯程序设计50-53
• 4.4.1 SCI通讯程序50-51
• 4.4.2 CAN通讯程序流程图51-53
• 4.5 A/D转换中断服务程序53-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 样机制作与实验研究55-59
• 5.1 样机制作55-57
• 5.1.1 电感制作55
• 5.1.2 样机实物展示55-56
• 5.1.3 实验系统56-57
• 5.2 实验结果分析57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 工作总结59-60
• 6.2 后续工作展望60-61
• 参考文献61-63
• 在校期间研究成果63-64
• 致谢64

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