基于DSP的单相光伏并网逆变电源的设计

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全球经济的日益发展带来的资源紧缺、环境污染等问题也愈发严重,这使得人类不断地探求绿色环保可再生能源。太阳能作为环保可再生能源被人类不断地研究开发,光伏发电作为解决能源紧缺、环境污染问题的关键而得到了世界各国的广泛关注。科学家不断对光伏发电技术研究,作为核心部件的光伏并网逆变器成了研究的重点,对整个光伏并网发电系统具有重要意义。本文选取小功率光伏并网发电系统作为设计对象,对系统中逆变器的控制策略加以对比分析研究,对整个系统的硬件电路、软件编程等深入研究设计。  首先,本文从能源、环境方面引出了光伏发电产业国内外的发展状况以及发展前景。设计了光伏并网发电系统的总体方案,确定使用DC/DC、DC/AC两级变换结构,着重对比分析桥臂轮换法、单极性倍频法SPWM方式的各自优缺点,确定采用单极性倍频法作为本次逆变控制策略。对比分析了多种反馈控制方法的优缺点,确定采用电压、电流双环比例-积分(PI)反馈控制策略。  其次,本文设计制作了系统各个部分的硬件电路,选用DSP TMS320F2812作为控制核心处理器,前级用Boost升压电路,后级用智能功率模块(Intelligent PowerModule)为主电路,加上LCL型滤波电路、电压电流采样调理电路、过零点比较电路、内部辅助电源电路等外围电路构成了整个光伏并网发电硬件系统。  然后,本文基于CCS3.3编程软件,采用C语言对建模后的控制方法进行软件编程。设计主程序,以及最大功率点跟踪(MPPT)子程序、捕获单元子程序、SPWM子程序、电压电流双环比例-积分(PI)反馈控制子程序等,着重论述了软件编程中出现的关键问题,如查表法设计问题、DSP系统定时器设定问题、DSP系统死区时间设定问题等。  最后,本文成功搭建了额定输出功率为500W的实验样机。对样机进行测试,利用示波器等实验仪器观察采集系统各个重要节点的波形图,重点分析所设计系统的PI反馈控制效果、系统效率等问题,最终验证了本文所设计的光伏并网发电系统的合理性。
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