基于DSP的独立光伏发电系统设计

论文摘要

在常规能源短缺与环境问题日益突出的今天,具有易于获取、干净、安全等一系列独特优势的太阳能成为了世界各国关注的焦点之一。各国竞相开发和利用太阳能,使得光伏发电产业发展迅猛,特别是大多数国家重点投资的独立光伏发电系统发展趋势更为惊人。文中对太阳能电池板的输出特性与最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking）算法进行详细的描述,对常用DC-DC转换电路和蓄电池的充放电特性进行分析。在此基础上,设计了基于TMS320F2812 DSP的独立光伏发电系统。文中主要工作和成果如下:（1）本文对一些在工程实践运用中,有一定特点的MPPT算法进行了比较分析,结合蓄电池充放电原理与方法,采用了双占空比例法与三阶段充电方法相结合的方式作为整个系统的充电控制策略。（2）设计了以TMS320F2812 DSP为主控芯片的独立光伏发电系统。包括系统辅助电源电路、功率主回路电路、驱动电路、电压电流检测电路、通讯电路以及人机接口电路等。（3）对在独立光伏发电系统中,当负载为交流负载时使用的SPWM逆变器进行设计。（4）运用C语言在DSP的开发环境CCS3.3中对系统进行软件实现,并对实验所得数据进行比较分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 光伏发电的特点
• 1.3 光伏发电系统分类
• 1.3.1 独立光伏发电系统
• 1.3.2 并网光伏发电系统
• 1.3.3 混合光伏发电系统
• 1.4 光伏发电的发展现状与前景
• 1.4.1 国外发展现状
• 1.4.2 国内发展现状
• 1.5 本课题研究内容
• 第2章 光伏电池与最大功率点跟踪（MPPT）
• 2.1 光伏电池的输出特性分析
• 2.1.1 光伏电池简化电路分析
• 2.1.2 光伏电池的工作特性
• 2.2 最大功率点跟踪
• 2.2.1 最大功率点跟踪原理
• 2.2.2 常用的DC-DC 转换电路
• 2.2.3 最大功率点跟踪（MPPT）方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 技术基础
• 3.1 铅酸蓄
• 3.1.1 蓄电池充放电特性
• 3.1.2 蓄电池充电方法
• 3.2 SPWM
• 3.2.1 SPWM 调制技术
• 3.2.2 对称规则采样法
• 3.3 控制芯片TMS320F 2812
• 3.3.1 TMS320F2812 产生PWM 原理
• 3.3.2 AD 转换特点
• 3.3.3 中断特点
• 3.4 本章小结
• 第4章 独立光伏发电系统硬件设计
• 4.1 系统框架
• 4.2 系统辅助电源设计
• 4.3 DSP 外围电路设计
• 4.4 独立光伏直流负载
• 4.4.1 DC/DC 主电路设计
• 4.4.2 主回路驱动电路设计
• 4.4.3 信号检测电路设计
• 4.5 独立光伏交流负载
• 4.5.1 逆变器系统组成
• 4.5.2 PWM 推挽电路
• 4.5.3 高频升压变压器
• 4.5.4 SPWM 全桥逆变电路
• 4.5.5 滤波电路设计
• 4.6 MAX485 总线接口电路设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 软件设计与实验分析
• 5.1 软件设计概述
• 5.2 主程序流程图
• 5.3 AD 采样流程图
• 5.4 带有MPPT 算法的蓄电池充电程序
• 5.5 SPWM 流程图
• 5.6 实验结果及波形分析
• 5.6.1 MPPT 实验结果
• 5.6.2 SPWM 波形
• 5.6.3 输出电压波形
• 5.7 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果