基于DSP的太阳能光伏并网发电系统的研究

论文摘要

在能源枯竭与环境污染日益严重的今天,太阳能作为绿色能源越来越受到世界各国的重视。在不久的将来,太阳能光伏利用的主要形式将是并网发电系统。高性能的数字信号处理器芯片(DSP)的出现,使得一些先进的控制策略应用于光伏并网的控制成为可能。本文的主要内容有:基于太阳能电池阵列的仿真模型,本文建立了太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪仿真模型,并对两种常用最大功率点跟踪方法进行了仿真比较研究,从而验证了理论分析的正确性。为了使并网电流和电网电压同频、同相,需要使用锁相环技术。本文详细分析了基于DSP的软件锁相环的原理,并结合实际系统给出了设计方案和软件流程图。孤岛效应是光伏并网系统应用中必须防止发生的故障现象,本文分析了使用主动和被动两种扰动方式进行防止孤岛效应的方案,并给出了仿真模型和结果。为了验证以上所提方法的有效性和优越性,本文设计了基于DSP芯片(TMS320LF2407A)的单相两级式光伏并网发电系统的实验样机。该系统由最大功率点跟踪电路、逆变器、滤波电路、保护和控制电路构成。仿真表明该系统运行可靠。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 光伏并网发电的紧迫性
• 1.1.2 光伏并网发电的优缺点
• 1.2 国内外研究概况和发展趋势
• 1.3 课题主要研究内容
• 2 光伏并网发电系统实验样机的理论概述
• 2.1 光伏并网发电系统的组成及原理
• 2.1.1 光伏电池组件
• 2.1.2 并网逆变装置
• 2.1.3 工频升压变压器
• 2.1.4 控制系统
• 2.1.5 液晶显示器
• 2.2 并网的控制目标及逆变并网控制方式
• 2.2.1 并网的控制目标
• 2.2.2 逆变器并网控制方式
• 2.3 系统的保护及抗干扰
• 3 最大功率点跟踪及锁相环技术
• 3.1 光伏电池最大功率点跟踪技术
• 3.1.1 最大功率点跟踪原理
• 3.1.2 常见最大功率跟踪方法
• 3.1.3 最大功率跟踪算法仿真
• 3.1.4 仿真结果比较分析
• 3.2 软件锁相环研究
• 3.2.1 软件锁相环工作原理
• 3.2.2 基于 TMS320LF2407A 的软件锁相环的实现
• 4 孤岛效应检测方法的研究
• 4.1 孤岛效应的概述
• 4.2 孤岛效应的国际通行标准
• 4.3 孤岛效应的检测方法
• 4.3.1 被动式检测方法
• 4.3.2 主动式检测方法
• 4.4 正反频率比较 AFD 的研究
• 4.4.1 负载性质对 AFD 方法的影响
• 4.4.2 改进的AFD法
• 4.4.3 仿真结果分析
• 4.5 小结
• 5 基于 DSP 的并网发电系统设计
• 5.1 DSP 任务
• 5.2 并网逆变器控制方案的选取
• 5.3 信号检测及处理
• 5.3.1 直流量的采样及处理
• 5.3.2 交流量的采集及处理
• 5.4 系统软件设计
• 5.4.1 主程序设计
• 5.4.2 各子程序设计
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文