单相光伏并网逆变器的研究

【摘要】： 随着全球能源危机和环境污染的日益严重,太阳能作为当前最理想的绿色能源之一越来越受到各国的重视。光伏并网发电代表太阳能利用的发展趋势,正成为太阳能利用最主要的途径。光伏并网发电系统的核心就是并网逆变器。 本文针对单相光伏并网发电系统,选择适合其特点的两级逆变主电路拓扑结构,分析前级直流升压电路和后级全桥逆变电路的工作原理,给出主电路直流侧和交流侧滤波器的设计思想和设计过程。采用电流反馈型并网控制方案,对单相光伏并网逆变输出级建立小信号模型,推导开环逆变系统的传递函数,分析开环系统的性能,并用PI控制器进行了系统校正。针对单纯PI闭环控制不能实现并网电流的无静差跟踪的缺点,本文重点研究并网逆变系统的闭环电流跟踪控制策略,采用PI结合重复控制的闭环控制系统,并对改进后的系统性能进行分析和仿真,验证其可行性。 根据控制系统的整体方案,采用DSP作为控制系统的主控核心芯片,设计了基于TMS320F2812的并网逆变器控制系统。给出了DSP最小系统的外围电路,详细分析了主控单元的信号检测及驱动保护等电路。系统的控制软件设计,采用模块化的程序设计方法,给出了主程序和子程序流程图。重点解决了软件锁相算法在并网电流和电网电压同频同相上的实现。 【关键词】：光伏并网 逆变器 重复控制 软件锁相 DSP
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 太阳能利用的背景10
• 1.2 国内外光伏发电应用现状10-11
• 1.3 光伏发电系统的介绍11-12
• 1.4 本文所做的主要工作12-14
• 2 光伏并网发电系统主电路构成及分析14-22
• 2.1 并网逆变器主体电路选择14-17
• 2.2 两级电路简述17-19
• 2.3 主电路滤波器设计19-22
• 3 并网逆变系统控制策略的研究22-44
• 3.1 SPWM逆变器22-26
• 3.2 输出电流的控制方式26-28
• 3.3 基于PI的并网逆变控制系统28-36
• 3.4 基于重复控制器的闭环控制系统36-42
• 3.5 控制系统的Matlab仿真42-44
• 4 基于DSP的控制系统硬件电路设计44-53
• 4.1 采用DSP作为光伏并网逆变器控制核心芯片44-45
• 4.2 DSP最小系统45-47
• 4.3 外围采样电路47-50
• 4.4 功率驱动电路50-51
• 4.5 保护电路的设计51-52
• 4.6 电磁兼容的设计52-53
• 5 基于DSP的控制系统软件设计53-70
• 5.1 本设计主要功能单元介绍53-58
• 5.2 信号的软件处理58-61
• 5.3 软件总体框架及主程序设计61-62
• 5.4 周期中断子程序设计62-66
• 5.5 捕获中断子程序设计66-70
• 6 总结与展望70-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士期间发表论文72-73
• 参考文献73-75

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