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基于TMS320F2812DSP风光互补发电系统控制器的研究

作　者: 刘艳芹
导　师: 席自强
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 风光互补控制器 最大功率跟踪 变步长扰动观察法
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 312次
引　用: 5次
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内容摘要


风光互补发电系统作为新能源技术应用的重要组成部分越来越受到人们的青睐,所以将此作为新能源研究的切入点,进行一些有益的尝试和探索。本文从太阳能电池的光生伏打效应入手,推导出太阳能电池的U—I曲线,并以此作为最大功率跟踪(MPPT)技术的理论基础。针对小风机的发电技术也存在的MPPT技术,文章进行了统一性研究,给出了新的控制策略——变步长扰动观察控制。为了提高系统的充放电效率,文章还对三段式充放电、均衡充电、温度补偿等蓄电池充电理论进行了阐述。根据上述理论,结合工程实际,设计了风光互补控制器的电路。利用电压霍尔和电流霍尔实现了风机电压、太阳能电池电压、蓄电池电压和充电电流的实时采样,利用TMS320F2812DSP的EVA与AD模块软件实现对蓄电池欠压、过压、运行等模式的智能充放电管理。针对风力发电机的输出电压波动大的问题,系统提供了硬件和软件的风机过速智能保护系统。本系统采用MPPT的控制策略提高了整个系统的效率,设计提供了一套LCD显示界面和一组LED指示灯增强系统管理的友好性。为了解决风光互补控制器芯片的供电问题,设计了一套以UC3843PWM芯片为核心的反激式辅助电源。该电源用硬件实现了电流内环、电压外环的双环控制策略,提高了系统供电的可靠性和稳定性。研制出了一台风光互补控制器样机,进行了有关实验、检测与调试。实验波形和数据都显示该系统运行稳定可靠,达到了设计要求。该方案可为风光互补控制器的工程设计提供一定的参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 新能源发电技术  9-10
  1.2 风光互补发电系统概述  10-13
    1.2.1 风光互补发电系统简介  11-12
    1.2.2 风光互补发电系统的研究现状  12-13
  1.3 项目来源、研究内容和设计目标  13-16
第2章 风光互补发电系统的理论  16-28
  2.1 太阳能电池的最大功率跟踪  16-19
    2.1.1 太阳能电池及其特性曲线  16-17
    2.1.2 太阳能电池最大功率跟踪（MPPT）  17-19
  2.2 风力发电机的最大功率跟踪  19-21
  2.3 风光互补控制器的MPPT 技术的统一性研究  21-24
    2.3.1 CVT 法  22
    2.3.2 电导增量法  22-23
    2.3.3 扰动观察法  23-24
    2.3.4 变步长扰动观察法  24
  2.4 蓄电池充放电理论  24-27
    2.4.1 三段式充电理论  25
    2.4.2 三段式充电管理过程  25-26
    2.4.3 温度补偿  26-27
    2.4.4 均衡充电  27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 风光互补控制器的系统结构设计  28-43
  3.1 风光互补控制器结构  28
  3.2 基于统一 MPPT 技术的主电路拓扑结构  28-35
    3.2.1 统一MPPT 风光互补系统主电路  28-30
    3.2.2 统一MPPT 控制  30-31
    3.2.3 检测电路  31-33
    3.2.4 驱动电路  33-34
    3.2.5 保护电路  34-35
  3.3 基于 UC3843 的反激式辅助电源的设计  35-42
    3.3.1 单端反激基本原理  35-37
    3.3.2 主电路  37-38
    3.3.3 控制环路的设计  38-40
    3.3.4 反激式高频变压器的设计  40-42
    3.3.5 辅助电源调试波形  42
  3.4 本章小结  42-43
第4章 基于 DSP2812 的控制系统软硬件设计  43-57
  4.1 基于 TMS320F2812DSP 芯片的最小系统  43-46
    4.1.1 DSP2812 简介  43-44
    4.1.2 DSP2812 最小系统  44-45
    4.1.3 DSP 最小系统调试波形  45-46
  4.2 MPPT 控制策略  46-49
    4.2.1 Buck 电路的数学建模  46-48
    4.2.2 MPPT 控制策略  48-49
  4.3 程序设计  49-54
    4.3.1 主程序设计  49-50
    4.3.2 子程序设计  50-54
  4.4 LCD 及 LED 显示  54-56
    4.4.1 LCD 显示及软件实现  54-55
    4.4.2 LED 显示  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章 实验及其波形分析  57-62
  5.1 实物图片  57-58
  5.2 实验波形  58-61
  5.3 本章小结  61-62
第6章 总结和展望  62-64
  6.1 总结  62
  6.2 后期工作展望  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
附录 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  68

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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 > 风能发电
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