户用型光伏并网逆变器软件系统的研究

【摘要】：近些年,由于全球能源的逐渐紧张和环境污染的日益严重,清洁的可再生的太阳能越来越受到人们的重视,同时太阳能的光电转换技术也不断发展到可以大规模的应用水平了。在未来的时间里,光伏电池的应用有着良好的发展前景。目前,光伏系统所面临的主要问题是转换效率低且价格昂贵。通过在光伏电池和负载加入最大功率跟踪控制器可以解决这个问题,达到充分利用太阳能的目的。因此,在将来最大功率点追踪技术将会得到更大的发展,为光伏系统的发展提供强大的支持。本文主要是对光伏系统中最大功率点跟踪深入研究,主要内容包括如下： 1.对光伏并网逆变器的基本构造和原理进行研究,给出软件系统的主要功能模块,对最大功率跟踪模块与显示监控模块进行简单介绍与分析。 2.对最大功率点跟踪技术开始研究与分析,分析现有的几种最大功率点追踪控制算法的工作原理,比较其优缺点。并根据课题实际需求,选择扰动观察法作为最大功率跟踪方法,着重分析扰动观察法的工作原理,并基于其设计了一种变步长扰动观察法,通过实验验证了此优化方法较传统扰动观察法可以更快更好地实现最大功率点跟踪。 3.对并网逆变系统的显示监控模块进行分析设计。主要从显示与监控的总体功能需求出发,对显示监控芯片和屏幕进行选型,并对总体框架、显示界面及MPPT控制芯片与显示控制芯片之间的通信协议进行设计与实现。 【关键词】：光伏逆变器 软件系统 最大功率点追踪(MPPT) 变步长扰动观察法 通信协议 SCI总线
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 课题选题背景11-12
• 1.2 光伏发电的发展状况12-13
• 1.2.1 国外光伏行业发展状况12
• 1.2.2 国内光伏行业发展状况12-13
• 1.3 本文所做的主要工作13-14
• 第二章 户用型光伏并网逆变系统的研究14-18
• 2.1 户用型光伏并网逆变器系统的结构14-16
• 2.2 户用型光伏并网逆变器的软件系统16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 第三章 户用型光伏并网逆变器最大功率跟踪的研究18-37
• 3.1 最大功率跟踪原理18-20
• 3.2 最大功率跟踪常用方法20-23
• 3.3 变步长扰动观察法23-25
• 3.3.1 传统扰动观察法的分析23
• 3.3.2 变步长扰动观察法的工作原理23-25
• 3.4 变步长扰动观察法的软件实现25-34
• 3.4.1 主控芯片DSP25-26
• 3.4.2 软件总体框架设计26-27
• 3.4.3 ADC采样模块27-29
• 3.4.4 基于I2C总线的校准值存储与读取29-32
• 3.4.5 ePWM占空比输出模块32-34
• 3.5 实验验证34-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 户用型光伏并网逆变器的显示与监控37-48
• 4.1 显示与监控部分的总体设计37-39
• 4.1.1 显示控制芯片与显示屏选型37-39
• 4.1.2 显示与监控的总体框架和功能设计39
• 4.2 ARM显示模块39-43
• 4.2.1 显示模块的界面与功能设计39-40
• 4.2.2 显示模块的软件实现40-43
• 4.3 DSP主控模块和ARM显示模块的数据通信43-47
• 4.3.1 数据通信的总体功能分析设计43-44
• 4.3.2 通信协议的设计44-45
• 4.3.3 数据通信的软件实现45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 户用型光伏并网逆变器软件系统的硬件设计与实现48-62
• 5.1 最大功率跟踪主控模块DSP的硬件设计48-52
• 5.1.1 DSP最小系统设计48
• 5.1.2 电源电路的设计48-49
• 5.1.3 JTAG下载口电路的设计49
• 5.1.4 ADC保护及校正电路的设计49-51
• 5.1.5 外扩存储器电路的设计51-52
• 5.2 显示模块ARM的硬件设计52-54
• 5.2.1 ARM最小系统设计52
• 5.2.2 电源电路的设计52-53
• 5.2.3 复位电路及JTAG下载口电路的设计53-54
• 5.2.4 串口屏控制电路设计54
• 5.3 通信模块的硬件设计54-55
• 5.4 系统的实验调试实现55-61
• 5.4.1 最大功率跟踪控制的实现55-58
• 5.4.2 显示功能的实现58-59
• 5.4.3 通信功能的实现59-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 全文总结62-63
• 6.2 发展展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文68

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