光伏逆变测控系统的设计

论文摘要

现在各国都着力于能源可持续发展的研究。太阳能规模庞大,并且绿色环保,基于这些优点各国都在大力研究发展太阳能光伏系统。尤其光伏并网系统因其灵活性得到人们很大的关注。光伏逆变系统是光伏系统中的核心部分,它的性能决定光伏系统的总体性能。中国的光伏技术在近几年也迅速发展起来,在这样的环境中,本文对光伏逆变系统进行了深入的研究,并设计了光伏逆变控制系统的可行性方案。本文研究了光伏逆变系统拓扑结构及其实现方式,深入理解逆变系统的要求及其控制目标,分析了光伏逆变控制技术,实现基于滞环电流的并网控制技术。设计了一套实用的光伏逆变控制系统,即可实现离网控制,单独为负载供电;也可以实现并网控制,将光伏系统产生电源并入电网。系统采用高性价比的DSPs(数字信号处理芯片)TMS320F2808及CPLD(复杂可编程逻辑器件)EPM570,实现了光伏逆变控制系统。利用DSPs计算方面的优势,实现数字控制PID算法和MPPT(最大功率点跟踪)算法,同时还要对前端采集数据进行数字滤波。在CPLD内部实现DDS(直接数字合成)逻辑,产生正弦波及三角波,比较后产生功率管所需要的控制信号SPWM,同时还要实现并网时对电网同步跟踪。最后文章还对并网系统与MPPT实现进行了仿真与分析,验证其可行性。该方案有别于常见的单DSPs实现的光伏逆变控制系统,存在更小的延迟时间。CPLD实现安全逻辑控制,也更加安全快捷。另外还设计了控制系统的面板及CAN总线通信方式,实现稳定可靠的通信。该设计实现简单方便,减小了通常光伏逆变控制系统的开发周期。可以得到稳定并且具有低谐波失真的波形。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 能源形势及发展利用
• 1.1.2 太阳能资源及发展利用
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 光伏发电系统
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 光伏逆变控制技术
• 2.1 光伏逆变系统
• 2.1.1 DC/DC 变换器
• 2.1.2 DC/DC 级最大功率点跟踪
• 2.1.3 DC/AC 变换器
• 2.2 光伏逆变系统的要求及其控制目标
• 2.2.1 光伏系统对逆变系统的要求
• 2.2.2 光伏逆变系统的控制目标
• 2.3 模拟控制策略
• 2.3.1 电流瞬时值单反馈控制
• 2.3.2 基于滞环电流的并网逆变控制策略
• 2.4 总体方案设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件系统设计
• 3.1 微处理器电路
• 3.1.1 DSP 控制器
• 3.1.2 采样电路
• 3.2 CPLD 控制逻辑
• 3.2.1 逻辑控制器件
• 3.2.2 同步控制
• 3.2.3 安全控制
• 3.3 波形发生电路
• 3.3.1 DDS 逻辑
• 3.3.2 SPWM 发生电路
• 3.3.3 死区补偿电路
• 3.4 通信接口系统
• 3.4.1 通信接口电路
• 3.4.2 通信接口协议
• 3.5 板级供电系统
• 3.6 面板设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 控制流程设计
• 4.1 总体控制方案
• 4.2 数字PID 控制
• 4.3 最大功率点跟踪控制
• 4.4 检测保护控制
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统仿真与分析
• 5.1 并网系统仿真
• 5.2 最大功率点跟踪仿真
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢