基于uCOS-Ⅱ的三相光伏并网逆变器实时控制研究

【摘要】：在能源危机日益临近的大背景之下,以化石能源为主体的能源结构亟待变革,发展新能源势在必行,而太阳能则是一项重要选择。从经济角度来讲,中国已然成为了最重要的光伏市场之一,虽然曾经闹过反倾销风波,但是中国政府对光伏行业的支持是一如既往的。所以,无论是为了人类社会的可持续发展还是为了经济效益,都应该大力推进光伏技术的研究。 本文的研究对象是一台三相光伏并网逆变器,建立了其在同步旋转坐标系下的数学模型,在此基础上制定了前馈解耦双闭环控制策略。详细阐述了控制系统中两个最重要的模块——空间矢量脉宽调制模块和锁相环,前者重在编码实现,后者重在原理分析,并且进行了仿真验证。 选择基于实时操作系统内核uCOS-II进行应用程序开发,首先在主控芯片TMS320f2812上成功移植了uCOS-II,并且设计实验检验了移植的正确性。在移植过程中很好地解决了SP调整这一关键问题。 基于uCOS-II进行整套光伏并网嵌入式操作系统的开发,将实时性要求极高的并网计算纳入中断服务程序中,将其他实时性要求不太高的功能合理地包装成若干任务。分析了系统的运转流程和一个并网计算周期内的时序。 在硬件平台上运行光伏并网嵌入式操作系统,实验结果表明系统能很好地实现电网电压相位捕获、空间矢量脉宽调制、单位功率因数运行和任务调度等功能,证明了uCOS-II的可靠性和并网算法的正确性。 【关键词】：光伏 uCOS-Ⅱ 并网计算 任务调度
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题研究的背景及意义11-13
• 1.1.1 能源危机11
• 1.1.2 光伏发电在国内外的发展状况11-13
• 1.2 光伏发电系统的分类13-14
• 1.2.1 独立式光伏发电系统13
• 1.2.2 并网式光伏发电系统13-14
• 1.3 选择uCOS-Ⅱ14-15
• 1.4 本论文的主要研究内容15-16
• 第2章 并网控制方法和关键算法的研究16-26
• 2.1 并网控制方法16-19
• 2.2 SVPWM的编程实现19-22
• 2.3 锁相环22-25
• 2.3.1 锁相基本原理23-24
• 2.3.2 锁相环仿真24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 uCOS-Ⅱ在TMS320f2812上的移植26-40
• 3.1 uCOS-Ⅱ概貌26-29
• 3.1.1 uCOS-Ⅱ的基本特征26
• 3.1.2 uCOS-Ⅱ的多任务调度26-27
• 3.1.3 内核的可剥夺性与实时性的关系27-28
• 3.1.4 基于uCOS-Ⅱ的软硬件系统的结构28-29
• 3.2 uCOS-Ⅱ移植的基本配置29-30
• 3.2.1 移植平台配置29
• 3.2.2 栈配置29
• 3.2.3 临界段处理函数定义29-30
• 3.2.4 时钟节拍配置30
• 3.3 移植目录30-31
• 3.3.1 移植目录30-31
• 3.3.2 对文件UCOS_Ⅱ.C的处理31
• 3.4 四个必须汇编函数的编码31-34
• 3.4.1 OSCtxSw()31-32
• 3.4.2 OSIntCtxSw()32-33
• 3.4.3 OSStartHighReady()33
• 3.4.4 OSTickISR()33-34
• 3.5 上下文切换的实现34-36
• 3.5.1 任务级上下文切换的实现34
• 3.5.2 中断级任务切换的实现34-35
• 3.5.3 SP调整35-36
• 3.6 移植检验36-39
• 3.6.1 检验方法的设计36-37
• 3.6.2 代码设计37-38
• 3.6.3 实验结果和结论38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第4章 基于uCOS-Ⅱ的光伏并网系统设计40-59
• 4.1 任务40
• 4.1.1 任务的基本属性40
• 4.1.2 任务划分的基本原则40
• 4.2 硬件电路设计及boot40-43
• 4.2.1 AD采样电路设计40-42
• 4.2.2 CAN通信电路的设计42
• 4.2.3 boot设计42-43
• 4.3 任务和中断的划分43-45
• 4.4 main()函数和启动任务TaskStart的设计45-46
• 4.5 TaskPLL的设计46-48
• 4.5.1 TaskPLL的设计46-47
• 4.5.2 AD采样校正47-48
• 4.6 TaskCAN的设计48-50
• 4.7 TaskFaultDetect的设计50-51
• 4.8 TaskLED的设计51
• 4.9 T1UFINT的设计51-52
• 4.10 T2PINT的设计52
• 4.11 系统实时性分析52-56
• 4.11.1 系统运转流程分析52-53
• 4.11.2 系统运行时序分析53-55
• 4.11.3 多任务可调度性分析55-56
• 4.12 main.c文件代码设计56-58
• 4.13 本章小节58-59
• 第5章 并网测试59-64
• 5.1 实验平台参数59
• 5.2 关键算法检验59-60
• 5.2.1 SVPWM算法检验59-60
• 5.2.2 锁相环算法检验60
• 5.3 并网测试实验60-62
• 5.4 本章小节62-64
• 结论64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表论文情况69

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