基于DSP控制的独立光伏发电系统的研究与设计

发布时间：2017-08-04 17:14

  本文关键词：基于DSP控制的独立光伏发电系统的研究与设计

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【摘要】：能源,是人类不断向前进步的基础,对国民经济建设起着至关重要的作用,然而在世界经济快速发展的过程中,全球能源总体消耗数量更是越来越大。太阳能作为最具潜力的可再生能源,它的发展与利用必将为人类社会的发展做出巨大贡献。本文以DSP作为控制平台设计了一种小型独立光伏发电系统的实现方案。文章首先分析了光伏发电系统的结构,并对光伏电池的基本工作原理与等效电路作了充分分析;其次,阐述了最大功率点跟踪原理,在BOOST电路的基础上对常用的MPPT算法进行了仿真;最后,选取“推挽升压结合全桥逆变”的总体设计方案。在推挽变换电路的设计里详细描述了各个元器件的参数选型,设计了前级控制电路、电压反馈电路以及高频变压器等,其中PWM驱动信号结合了图腾柱式结构以增加驱动效果;在逆变电路中,将单相全桥结构作为主电路的核心,同时给出了功率开关管与滤波器的选型,并设计了驱动电路、过流保护以及逆变采样电路。在软件设计中,实现了SPWM驱动信号的产生以及PI闭环反馈控制。为了进行实验验证,制作了一台功率为500W的试验样机,其结果证明了本文的设计方案是可行的。
【关键词】：光伏电池 最大功率点跟踪 DSP 推挽电路 SPWM
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 课题研究的背景及意义7
• 1.2 光伏发电的特点7-8
• 1.3 光伏发电系统的现状及发展8-9
• 1.3.1 国外光伏发电系统的现状及展望8-9
• 1.3.2 国内光伏发电系统的现状及展望9
• 1.4 光伏发电系统概述9-11
• 1.4.1 光伏发电系统的分类9-11
• 1.4.2 独立光伏发电系统的组成结构11
• 1.5 本文的主要工作11-13
• 2 光伏电池与最大功率点跟踪13-30
• 2.1 光伏电池的工作原理及等效电路13-15
• 2.1.1 光伏电池的工作原理13-14
• 2.1.2 光伏电池的等效电路14-15
• 2.2 光伏电池输出特性仿真及蓄电池15-19
• 2.2.1 光伏电池的仿真建模15-17
• 2.2.2 光伏电池的输出特性17-18
• 2.2.3 蓄电池18-19
• 2.3 最大功率点跟踪技术19-20
• 2.3.1 最大功率点跟踪的原理19
• 2.3.2 DC-DC变换器19-20
• 2.4 常见的最大功率点跟踪算法及其仿真20-29
• 2.4.1 扰动观察法及其仿真21-23
• 2.4.2 电导增量法及其仿真23-25
• 2.4.3 固定电流法结合扰动观察法的原理及其仿真25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 系统前级硬件电路设计30-41
• 3.1 系统总体设计30
• 3.2 推挽升压电路设计30-36
• 3.2.1 推挽电路工作原理分析30-32
• 3.2.2 前级控制电路的设计32-34
• 3.2.3 电压反馈电路的设计34-36
• 3.3 电路参数设计36-40
• 3.3.1 高频变压器设计36-38
• 3.3.2 功率开关管的选取38
• 3.3.3 整流二极管的选取38-39
• 3.3.4 前级输出滤波器的设计39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 系统后级逆变电路设计41-53
• 4.1 主电路结构与SPWM简介41-43
• 4.2 逆变环节参数选择43-46
• 4.2.1 逆变电路功率开关管的选型43
• 4.2.2 输出滤波器的设计43-46
• 4.3 驱动与保护电路的设计46-49
• 4.3.1 驱动电路的设计46-48
• 4.3.2 保护电路的设计48-49
• 4.4 逆变器采样电路的设计49-50
• 4.5 输出电压恒值控制50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 基于DSP控制的软件设计与实验分析53-63
• 5.1 控制芯片TMS320F2812DSP的简介53
• 5.2 软件设计概述53-56
• 5.2.1 带有MPPT算法的蓄电池充电程序55-56
• 5.2.2 SPWM流程图56
• 5.3 实验结果56-61
• 5.3.1 光伏电池输出特性与前级DC-DC波形分析56-59
• 5.3.2 后级DC-AC波形分析59-61
• 5.4 本章小结61-63
• 6 结论63-64
• 6.1 总结63
• 6.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附录68-69
• 附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表论文68
• 附录Ⅱ 硬件实验电路68-69
• 附录Ⅲ 样机部分电路原理图69

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本文编号：620760