基于DSP的单相光伏并网系统控制技术的研究

【摘要】：当今全球能源枯竭和环境污染问题越来越成为人们关心的热点问题，为解决诸类问题人们开始开发传统能源以外的各种形式的能源也就是新能源。新能源的形式主要包括太阳能、风能、地热能、生物能和核聚变能等。太阳能作为新能源里的主力军正在全速发展，而太阳能光伏逆变并网是太阳能利用的主要形式，也必将得到长足的发展。 目前光伏并网系统研究的重点是能量传递效率和并网稳定性的问题，所以逆变系统的控制技术尤为重要。本文主要以单相全桥逆变并网系统为研究对象，单相全桥逆变电路在不同的开关模式下工作状态不同。本文首先分析了四种不同开关模式下逆变电路的工作状态，以及各个部分的数学模型，然后分析比较了目前较为常用的滞环比较控制和基于SPWM的电流控制两种控制策略，并使用Matlab/Simulink软件建立系统仿真模型并得到仿真结果。由于滞环电流反馈的开关频率是不固定的，增大了滤波电感的设计难度，因此本文选用了基于SPWM的电流控制方法。此外本文还简单介绍了最大功率点跟踪和孤岛效应的防止等内容。 信号的检测部分主要是通过电压、电流采样电路获得系统直流和交流的实时信号，利用过零检测电路得到与电网电压同频同相的方波信号，然后我们可以据此判断出电网电压的正向过零点；信号的处理主要通过DSP芯片TMS320F28335完成，主要有SPWM波生成、电压电流信号AD转换、电网电压过零捕获和频率相位采集，完成锁相及反馈控制等功能。 【关键词】：光伏并网 逆变器 SPWM DSP 锁相
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1-1 课题研究的背景及意义8-9
• 1-2 国内外光伏并网的发展现状9-10
• 1-2-1 国外光伏并网发电的发展现状9
• 1-2-2 我国光伏并网发电的发展现状9-10
• 1-3 光伏逆变并网及其控制系统简介10-12
• 1-3-1 并网逆变器的主要拓扑结构10-12
• 1-3-2 并网逆变器的主要控制策略12
• 1-4 本课题所做主要工作12-13
• 第二章 并网系统的工作原理及数学模型13-20
• 2-1 单相光伏并网系统的拓扑结构和工作原理13-15
• 2-2 系统的数学模型分析15-19
• 2-2-1 光伏阵列15
• 2-2-2 开关函数15
• 2-2-3 直流侧π型滤波器15-17
• 2-2-4 逆变环节数学模型17
• 2-2-5 交流侧T型滤波器17-19
• 2-3 本章小结19-20
• 第三章 并网系统的控制策略分析20-30
• 3-1 系统向量分析及 PI 调节器20-22
• 3-1-1 系统向量分析20-21
• 3-1-2 PI 调节器21-22
• 3-2 滞环电流控制22-24
• 3-3 基于 SPWM 的双闭环控制24-27
• 3-3-1 并网电流内环24-26
• 3-3-2 直流电压外环26-27
• 3-4 最大功率点跟踪及孤岛效应防止27-29
• 3-4-1 最大功率点跟踪27-28
• 3-4-2 孤岛效应及其防止28-29
• 3-5 本章小结29-30
• 第四章 基于 DSP 的信号采集与系统控制实现30-43
• 4-1 TMS320F28335DSP 芯片介绍30-32
• 4-1-1 TMS320F28335 性能介绍30-31
• 4-1-2 各个模块介绍31-32
• 4-2 基于 TMS320F 28335 的 SPWM 调制波的生成32-38
• 4-2-1 基于计算法的 SPWM 波调制原理及其 DSP 实现33-36
• 4-2-2 基于规则采样法的 SPWM 波生成原理及其 DSP 实现36-37
• 4-2-3 SPWM 调制波的死区时间37-38
• 4-3 系统信号采集及处理38-42
• 4-3-1 电网电压采样38
• 4-3-2 电网电压同步锁相38-39
• 4-3-3 并网电流采样及反馈控制39-42
• 4-4 本章小结42-43
• 第五章 系统仿真及实验结果43-50
• 5-1 系统仿真模型43-45
• 5-2 实验结果45-49
• 5-3 本章小结49-50
• 第六章 全文总结和展望50-51
• 参考文献51-53
• 致谢53

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