小型太阳能并网发电系统设计.doc

小型太阳能并网发电系统设计

2.8万字 70页 原创作品，已通过查重系统


摘要 21世纪以来，太阳能作为能够缓解能源危机和环境危机的绿色新能源，一直是科学家研究的重点。为最大化光伏发电的效率并行之有效的加以利用更是研究中的热点。近年来随着技术发展的日趋成熟，光伏并网系统逐渐取代光伏离网发电，成为市面上主要的光伏发电技术。
并网逆变技术是光伏发电系统中的关键，随着电力电子技术和自动控制技术的不断完善，已经出现了一系列比较完善的逆变技术，本文主要研究基于TMS320F2812 器件为控制核心的单相全桥光伏并网逆变系统。
本文简要分析了光伏电池基本的工作原理，建立等效电路跟数学模型，比较不同光照温度下光伏电池的输出特性。对于光伏系统中经常遇见的最大功率跟踪点问题，进行了详细的分析，并给出了多种实现最大功率点跟踪额控制方案。通过对这几种方案的对比分析，提出了相对成效较高的基于Boost升压电路的扰动观察法，两者只要通过改变占空比便能得到光伏电池在不同工作点下的输出功率，以准确稳定的得到最大功率点。接着给出整个逆变电路的拓扑图，具体分析DC-DC、DC-AC转换电路，尤其对前级BOOST升压电路中涉及到的参量计算，以及后级基于IPM模块的转换电路的外界电路、光耦隔离电路进行了重点分析。对于主要控制器件DSP TMS320F2812，给出引脚图，介绍其主要构成和部分功能。除了上述主电路外也提到逆变控制系统中的其他控制电路，比如逆变器外接的逆变电路、输出采样电压、电流电路，过零点比较电路等等，且都给出了拓扑图。在硬件分析的基础上，更深的分析了本实验中涉及的软件算法，如在并入电网时需要用到的PI控制算法，以及如何利用该算法计算出所需的参数值，改进SPWM、如何进行故障处理、网压同步。
最后根据上述的理论基础，理论联系实际搭建了一台实验样机，分析实验数据是否可行，模拟得到关键的实验波形验证了设计中器件参数选择的正确性。

关键词：光伏并网 MPPT TM320F2832 Boost升压电路 IPM