基于ARM+DSP架构的微型光伏逆变器的研制

【摘要】：作为分布式光伏发电系统中的核心部件,微型光伏逆变器一直是研究的热点。目前,国内很多企业和研究机构对百瓦级的微型光伏逆变器开始研究。本文针对功率200W左右独立光伏组件设计了一款微型光伏逆变器,主要工作围绕着微型光伏逆变器的研制展开。 首先,本文对目前微型光伏逆变器的基本结构进行了研究分析。在此基础上,针对微型光伏逆变器的特点,最终设计了“高频推挽升压电路+全桥逆变电路"两级结构的主电路方案。接下来,论文对前级推挽升压电路和后级全桥逆变电路建立了数学模型。基于已建立的数学模型,设计了微型光伏逆变器的控制策略,并利用MATLAB软件对微型光伏逆变器设计方案进行了电路仿真。 在仿真验证成功的基础上,本文对微型光伏逆变器进行了进一步的样机研制。样机研制的主要内容包括DC-DC升压环节设计、DC-AC逆变环节设计以及控制电路板设计。其中,DC-DC升压环节采用高频推挽升压电路,文中设计了推挽变压器、驱动电路以及输出电压信号采集电路。DC-AC逆变环节采用全桥逆变电路,文中设计了逆变电路中驱动电路、交流信号采集电路以及隔离电路。微型光伏逆变器采用"ARM+DSP"架构的控制板作为控制核心。其中ARM芯片负责前级升压控制,DSP芯片负责后级逆变控制,并采用C语言编程实现了系统的闭环控制。 最后,本文对微型光伏逆变器进行了实验,并对各部分的实验输出波形及相关数据进行分析验证。 【关键词】：微型光伏逆变器 ARM+DSP架构 推挽变压器 全桥逆变
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 光伏逆变技术发展现状11-13
• 1.1.1 太阳能光伏发电的介绍11-12
• 1.1.2 国外光伏逆变技术发展现状12
• 1.1.3 国内光伏逆变技术发展现状12-13
• 1.2 微型光伏逆变器介绍13-14
• 1.3 微型光伏逆变器主要性能指标14-16
• 1.4 论文研究目标和内容16-17
• 2 微型光伏逆变器电路拓扑与仿真17-30
• 2.1 微型光伏逆变器结构介绍17-18
• 2.2 隔离型高频微型光伏逆变器电路拓扑18-23
• 2.2.1 高频DC-DC变换电路拓扑18-20
• 2.2.2 高频DC-AC变换电路拓扑20-21
• 2.2.3 SPWM原理21-23
• 2.3 微型光伏逆变器分析与建模23-25
• 2.3.1 前级升压数学模型24
• 2.3.2 后级逆变数学模型24-25
• 2.4 微型光伏逆变器总体仿真25-29
• 2.4.1 微型光伏逆变器控制方案介绍25-26
• 2.4.2 微型光伏逆变器电路仿真26-29
• 2.5 小结29-30
• 3 微型光伏逆变器主电路设计30-43
• 3.1 系统前级升压电路设计30-37
• 3.1.1 推挽升压主电路分析30-31
• 3.1.2 电路参数的选择31-33
• 3.1.3 推挽变压器的设计33-35
• 3.1.4 开关管驱动电路设计35-36
• 3.1.5 RCD吸收电路36-37
• 3.2 系统后级逆变电路设计37-38
• 3.2.1 全桥逆变主电路分析37
• 3.2.2 驱动电路设计37-38
• 3.3 电压信号采集电路设计38-40
• 3.3.1 隔离型直流电压信号采集电路设计39
• 3.3.2 交流电压信号采集电路设计39-40
• 3.4 保护电路设计40-42
• 3.4.1 输入欠压过压检测电路41
• 3.4.2 过载检测电路41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 微型光伏逆变器控制电路软硬件设计43-57
• 4.1 控制板硬件电路设计43-45
• 4.2 信号调理电路设计45-46
• 4.3 系统辅助电源设计46-48
• 4.4 系统前级ARM程序设计48-51
• 4.4.1 ARM主程序的设计48-50
• 4.4.2 PWM信号的产生50-51
• 4.5 系统后级DSP程序设计51-55
• 4.5.1 系统后级DSP主程序设计51-53
• 4.5.2 增强型PWM模块的设置53-54
• 4.5.3 PI算法设计54-55
• 4.6 本章小结55-57
• 5 实验调试结果及分析57-64
• 5.1 前级升压环节输出波形57-58
• 5.1.1 前级推挽升压电路驱动波形57
• 5.1.2 PC采集数据图形57-58
• 5.2 后级逆变环节输出波形58-62
• 5.2.1 全桥逆变电路驱动模型58-61
• 5.2.2 交流输出波形61-62
• 5.3 整机调试62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-68
• 作者简历68-70
• 学位论文数据集70

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