基于DSP的光伏并网发电系统研究

论文摘要

随着能源消耗的不断增长和生态环境的日益恶化,世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的新能源,尤其受到人类的重视。近年来,许多国家都非常重视发展太阳能光伏发电系统,光伏并网发电技术已成为太阳能光伏应用的主流。本文对光伏并网发电系统进行了详细介绍,并对其控制方法进行了研究。太阳能光伏并网发电系统的两大核心部分是太阳能电池板的最大功率点跟踪（MPPT）控制和光伏并网逆变控制。首先,本文对太阳能电池的工作原理及工作特性进行介绍,详细分析太阳能电池工作的等效电路和数学模型。其次,本文对几种传统的最大功率点跟踪（MPPT）控制算法进行了研究、分析和比较,提出各自优缺点。基于最大功率跟踪过程的快速性和稳定性,设计采用逐步逼近法实现光伏发电系统中太阳能电池的最大功率输出,以提高系统的性能和最大功率点跟踪速度。再次,基于光伏并网逆变器的控制目标,研究了光伏并网逆变器的常用控制方法,参考国内外资料,选择重复-PI控制作为光伏并网逆变器的控制策略。最后,基于TMS320LF2407高速数字信号处理器,设计光伏并网发电系统,给出系统的硬件参数和软件流程图,并针对实验和仿真波形进行分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 太阳能利用的优势
• 1.2 太阳能光伏发电技术发展简介
• 1.3 光伏技术发展现状及应用前景
• 1.3.1 国外光伏技术发展状况
• 1.3.2 国内光伏技术发展状况
• 1.3.3 太阳能光伏发电发展前景
• 1.4 光伏发电系统概述
• 1.4.1 光伏发电系统的原理
• 1.4.2 光伏发电系统的基本组成
• 1.5 本文主要的研究内容
• 第二章 光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）技术的研究
• 2.1 光伏电池简介
• 2.2 太阳电池模型与最大功率点跟踪方法
• 2.2.1 太阳电池的基本原理和电路特性
• 2.2.1.1 太阳电池基本原理
• 2.2.1.2 太阳电池I-V 特性曲线
• 2.2.1.3 太阳电池结温和日照强度对太阳电池输出特性的影响
• 2.2.2 太阳电池最大功率点跟踪方法
• 2.2.2.1 定电压跟踪法
• 2.2.2.2 功率回授控制法
• 2.2.2.3 电导增量法
• 2.2.2.4 扰动观察法
• 2.3 DC/DC 变换器分析
• 2.4 小结
• 第三章 光伏并网逆变器控制方法的研究
• 3.1 光伏并网逆变器控制目标
• 3.2 并网逆变器常用控制方法
• 3.3 基于重复-PI 控制的光伏并网逆变器研究
• 3.3.1 系统组成
• 3.3.2 逆变器数学模型分析
• 3.3.3 系统控制策略分析
• 3.3.3.1 并网电流的重复控制
• 3.3.3.2 预测控制算法
• 3.3.3.3 电网电压前馈补偿控制
• 3.4 并网逆变器中同步锁相环的研究
• 3.4.1 锁相环的工作原理
• 3.4.2 数字锁相环（DPLL）的基本原理
• 3.4.3 基于光伏并网控制的数字锁相环的原理
• 3.4.4 并网控制中的锁相算法分析
• 3.5 小结
• 第四章 基于DSP 的光伏并网发电系统软硬件设计
• 4.1 光伏并网发电系统硬件设计
• 4.1.1 DC/DC 变换电路设计
• 4.1.2 DC/AC 逆变电路设计
• 4.1.3 DSP 外围电路设计
• 4.2 光伏并网发电系统软件设计
• 4.2.1 TM5320LF2407A 功能介绍
• 4.2.2 系统软件设计
• 4.2.3 MPPT 软件实现
• 4.2.4 DPLL 软件实现
• 4.3 小结
• 第五章 实验与仿真结果分析
• 5.1 MPPT 仿真结果与分析
• 5.2 逆变部分仿真与实验
• 5.2.1 系统仿真
• 5.2.2 系统实验
• 5.3 小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1：电路原理图
• DSP 及其外围电路
• 控制电路
• 开关电源
• 附录2：部分源程序
• 附录3：作者在攻读硕士学位期间发表的论文