基于DSP的单相光伏并网逆变器的设计与实现

摘要

随着经济发展，世界能源越来越紧张，太阳能由于具有储量无限性、存在普遍性、使用清洁性以及经济高效性等优势，逐渐成为世界各国寻求的可替代能源。光伏逆变器作为一种能将太阳能有效地转换成可用电能的设备也备受关注，其控制策略的优化、转换效率的提高以及并网技术的改进一直有待研究，因此，对其研究具有重要的理论意义和工程价值。
　　本文从拓扑结构选择、最大功率点跟踪控制、正弦脉宽调制方法、锁相环控制、闭环控制进行了研究，设计了一台基于DSP控制的1kW单相光伏并网逆变器样机。
　　首先，简要阐述了光伏并网逆变器的研究背景、意义、现状及发展趋势，介绍了光伏发电系统的组成和光伏并网逆变器的分类，确定了本文研究的光伏并网逆变器的主要内容。
　　其次，详细介绍了光伏并网逆变器的基本理论，选择了前级为 Boost电路，后级为全桥逆变电路的单相非隔离型拓扑结构；深入研究了光伏并网逆变器控制策略，并在Matlab/Simulink的仿真环境中对不同的最大功率点跟踪控制算法、锁相环控制策略、光伏逆变器并网策略进行了仿真，对比选择了一种电导增量法作为MPPT控制核心算法，研究改进了一种基于二阶积分 PI调节法作为 PLL控制策略，探讨选择了一种电压外环电流内环的双闭环控制策略作为并网控制策略。
　　然后，以TMS320F28035为控制核心，设计了数字控制的光伏并网逆变器。给出了光伏并网逆变器设计的性能指标，详细介绍了主电路参数计算，器件选型及DSP最小系统电路、辅助电源电路、驱动电路、采样调理电路和保护电路的设计；给出了光伏并网逆变器软件系统设计的程序流程图以及PID控制算法实现方法。
　　最后，在Matlab/Simulink仿真环境中，建立了整机系统的仿真模型，仿真给出了前后级输出波形，初步验证了设计方案的可行性；在仿真的基础上，搭建了一台1kW的光伏并网逆变器样机，实验记录了前后级输出波形，并进行了不同输入功率下的样机实验，得到了输出电流波形和测试数据，结果验证了本文设计的基于DSP控制的单相光伏并网逆变器满足设计指标要求。

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状及发展趋势

1.3 光伏并网逆变器的概述

1.4 课题主要研究内容

第2章 光伏并网逆变器的基本理论

2.1 光伏并网逆变器的结构

2.2 DC-DC升压电路

2.3 DC-AC逆变电路

2.4 最大功率点跟踪

2.5 正弦脉宽调制

2.6 锁相环

2.7 本章小结

第3章 光伏并网逆变器控制策略的研究

3. 1 最大功率点跟踪的控制算法

3. 2 软件锁相环的实现方法

3. 3 光伏并网逆变器并网控制策略的研究

3.4 本章小结

第4章 光伏并网逆变器的设计

4. 1 硬件电路设计

4. 2 软件系统设计

4.3 本章小结

第5章 仿真与实验

5.1 仿真结果及分析

5.2 实验结果及分析

5.3 本章小结

结论及展望

结论

展望

参考文献

声明

致谢