微电网并网逆变器软件控制与实现

论文摘要

目前,世界上大部分电力系统已发展成为集中发电、远距离输电的大型互联网络系统。但是随着近年来用电负荷的不断增加,受端电网对外来电力的依赖程度也不断提高,使电网运行的稳定性和安全性下降。为解决问题,上世纪90年代以来在国外提出将分布式发电技术与储能技术综合在一起的特殊电网形式,即微型电网(Microgrid)。并网逆变技术是微电网实现并网的关键技术,其主要功能是将各种间歇式能源发电组成的直流母线上的电能逆变成交流电,并通过一定的控制策略,使其输出的交流电与微电网侧电压保持等幅、同频、同相,以实现理想的并网目的。本文介绍了微电网,并结合国家并网标准,对现有并网逆变拓扑结构及相关控制策略进行了详细的分析和对比,最终在本项目中选用了全桥式并网逆变结构,并采用SPWM控制策略。本文的主要研究内容包括:1)对单极性和双极性SPWM调制方式及单相和三相并网逆变器控制原理进行介绍,通过分析进而确定单相和三相并网逆变器功率开关管的调制方式。2)基于TMS320F2812DSP芯片,并通过CCS2000软件平台,开发出一套针对单相并网逆变器的软件控制系统。3)实际开发了一套针对三相并网逆变器的开环控制系统。实验测试结果表明:该系统可以实现较好的三相逆变控制,与理想的逆变输出相比,实际的三相交流电频率偏差<0.5 Hz,相位差偏差<1o。4)针对开环系统的不足,本文提出了基于闭环控制的三相并网逆变器的总体技术方案,并应用于Matlab/Simulink软件搭建仿真平台,进行实验,结果表明闭环控制系统优于开环控制。在此基础上,对控制系统的数据采集、处理及串口通信等模块开展了研究,为全面实现三相并网逆变器的闭环控制奠定了很好的理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 并网逆变器简介
• 1.2.1 并网逆变器拓扑结构
• 1.2.2 并网逆变器并网标准
• 1.3 并网逆变器控制的研究现状
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 并网逆变器控制原理
• 2.1 引言
• 2.2 并网逆变器控制原理
• 2.2.1 单极性SPWM 调制方式
• 2.2.2 双击性SPWM 调制方式
• 2.2.3 单相并网逆变器控制原理
• 2.2.4 三相并网逆变器控制原理
• 2.3 小结
• 第3章 基于DSP 的单相并网逆变器开环控制软件设计
• 3.1 引言
• 3.2 规则不对称采样算法原理
• 3.3 算法原理在TMS320F2812 上的实现
• 3.3.1 TMS320F2812DSP 软件开发环境简介
• 3.3.2 数字PWM 波的产生机制
• 3.3.3 单相并网逆变器开环软件控制流程
• 3.4 实验结果分析
• 3.5 小结
• 第4章 基于DSP 的三相并网逆变器开环控制软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 三相并网逆变器开环软件设计流程
• 4.3 实验结果分析
• 4.4 小结
• 第5章 三相闭环并网逆变器软件设计
• 5.1 引言
• 5.2 总体控制方案设计
• 5.3 基于Matlab/Simulink 的闭环系统仿真研究
• 5.4 基于ADS7864 的数据采集软件设计
• 5.4.1 ADS7864 的工作原理
• 5.4.2 ADS7864 与TMS320F2812DSP 的连接
• 5.4.3 A/D 转换时钟信号的产生和数据读取控制信号
• 5.5 数据处理软件设计
• 5.5.1 相量测量算法的选取与分析
• 5.5.2 数据解析与F2812 对浮点数的处理
• 5.5.3 数据处理的软件设计流程
• 5.5.4 软件实现算法的MATLAB 仿真结果分析
• 5.6 SCI 串口通信软件设计
• 5.6.1 SCI 接口简介
• 5.6.2 上位机PC 串行通信软件
• 5.6.3 TMS320F2812DSP 通信软件设计
• 5.6.4 通信串口软件测试
• 5.7 小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻硕期间取得的研究成果