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基于DSP的光伏并网系统的研究

作　者: 张宁
导　师: 夏扬
学　校: 扬州大学
专　业: 电机与电器
关键词: 光伏并网发电 DSP2812 PSIM仿真
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 34次
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内容摘要


随着世界化石能源的即将开发殆尽以及环境恶化问题的日益严重,世界各国都加入了寻找和开发新能源的行列。太阳能资源作为一种分布面广,取之不竭的绿色可再生能源成为了人们研究的重点。自1954年贝尔实验室研制出第一块光伏电池以来,光伏离网和并网技术也在日益更新。特别是光伏并网技术的发展已经使得越来越多的光伏设备投入了运行。目前光伏电池的造价还比较高,这就要求我们能够更好的认识和研究光伏系统,获得更好的稳定性,可靠性,并且尽可能的缩减成本。本文首先比较了现存的光伏并网结构,选用了两级式的单相并网结构作为研究设计的对象。对两级结构的组成部分,以及原理进行了分析。在原理分析的基础上,进行了算法的研究。包括光伏电池的最大功率输出算法的分析,并网电流和相位同步的分析,以及储能电容电压稳定的分析。算法确定以后,确定了系统的设计方案。方案中,介绍了1KW单相并网样机的构成,包括硬件设计和软件设计。硬件设计中,介绍了BOOST电路的参数设计和器件的选择,储能电容的选择。逆变电路选择IPMPS21865作为主要的功率器件,并对其进行了外围电路的设计和选型。此外,还介绍了采样电路、保护电路、以及捕获电路的设计,主控芯片选用了TI公司的TMS320F2812。在软件设计中,介绍了使用DSP中EVA和EVB的通用定时器和全比较单元来产生满足系统要求的PWM波,来控制两级系统的升压和逆变电路,并且设计了相应的算法流程。利用PSIM仿真软件,对整个两级系统进行了仿真。仿真系统完成了MPPT的控制,直流母线电容电压的稳压控制,以及并网电流和电网电压的相位同步。获得了不错的结果。在完成仿真算法验证的基础上,制作了一套1KW的原理样机,并对样机进行了调试和测试,实验波形符合设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 光伏系统研究的背景  10-12
    1.1.1 世界能源与环境问题  10-11
    1.1.2 太阳能应用历史,现状和发展  11-12
  1.2 本课题研究意义和任务  12-14
    1.2.1 课题研究的意义  12-13
    1.2.2 课题研究的主要任务  13-14
第二章 常用的光伏并网的拓扑和对比  14-17
  2.1 光伏并网结构的分类  14-15
  2.2 各种结构的对比  15-17
    2.2.1 工频隔离并网结构  15
    2.2.2 高频隔离并网结构  15-16
    2.2.3 单级非隔离并网结构  16
    2.2.4 两级非隔离并网结构  16-17
第三章 系统的方案和分析  17-30
  3.1 系统结构  17-18
  3.2 各组成部分原理分析  18-23
    3.2.1 中间储能电容  18-19
    3.2.2 BOOST电路  19-21
    3.2.3 DC-AC逆变电路  21-23
  3.3 系统的控制策略  23-28
    3.3.1 并网电流的控制  23-25
    3.3.2 MPPT控制  25-28
  3.4 系统方案  28-30
第四章 系统的硬件设计  30-46
  4.1 升压电路参数设计  30-31
    4.1.1 功率电感的选取  30
    4.1.2 开关管选取  30-31
    4.1.3 二极管的选取  31
    4.1.4 中间储能电容的选取  31
    4.1.5 输入滤波电容的选取  31
  4.2 逆变电路参数设计  31-38
    4.2.1 自举电路设计  33-35
    4.2.2 控制电源的噪声滤波器  35
    4.2.3 短路和欠压保护  35-38
    4.2.4 PWM信号隔离和驱动  38
    4.2.5 其他应注意的设计  38
  4.3 滤波电路设计  38-40
  4.4 采样电路设计  40-42
    4.4.1 储能电容电压采样电路  40
    4.4.2 并网电流采样电路  40-41
    4.4.3 并网电压采样电路  41
    4.4.4 光伏阵列电压采样电路  41-42
  4.5 控制器的选择  42-43
  4.6 信号调理电路设计  43-44
  4.7 整形电路  44
  4.8 储能电容的欠压和过压保护  44-46
第五章 系统的软件设计  46-56
  5.1 系统核心控制器资源分配  46-47
  5.2 系统软件流程  47-56
    5.2.1 系统主程序  47-48
    5.2.2 EVA-T2PWM中断子程序  48-49
    5.2.3 EVA-PWM1、PWM2中断子程序  49-50
    5.2.4 AD转换同步触发  50-51
    5.2.5 SPWM生成  51-55
    5.2.6 软件相位同步的实现  55-56
第六章 系统仿真与样机测试  56-68
  6.1 系统仿真  56-64
  6.2 系统样机测试  64-68
第七章 总结和展望  68-69
  7.1 全文总结  68
  7.2 存在的不足和展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读学位期间发表的学术论文目录  73-74

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 太阳能发电
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