基于DSP控制的独立光伏发电系统的研究与设计

摘要

能源，是人类不断向前进步的基础，对国民经济建设起着至关重要的作用，然而在世界经济快速发展的过程中，全球能源总体消耗数量更是越来越大。太阳能作为最具潜力的可再生能源，它的发展与利用必将为人类社会的发展做出巨大贡献。本文以 DSP作为控制平台设计了一种小型独立光伏发电系统的实现方案。
　　文章首先分析了光伏发电系统的结构，并对光伏电池的基本工作原理与等效电路作了充分分析；其次，阐述了最大功率点跟踪原理，在BOOST电路的基础上对常用的MPPT算法进行了仿真；最后，选取“推挽升压结合全桥逆变”的总体设计方案。在推挽变换电路的设计里详细描述了各个元器件的参数选型，设计了前级控制电路、电压反馈电路以及高频变压器等，其中PWM驱动信号结合了图腾柱式结构以增加驱动效果；在逆变电路中，将单相全桥结构作为主电路的核心，同时给出了功率开关管与滤波器的选型，并设计了驱动电路、过流保护以及逆变采样电路。在软件设计中，实现了SPWM驱动信号的产生以及PI闭环反馈控制。
　　为了进行实验验证，制作了一台功率为500W的试验样机，其结果证明了本文的设计方案是可行的。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 光伏发电的特点

1.3 光伏发电系统的现状及发展

1.4 光伏发电系统概述

1.5 本文的主要工作

2 光伏电池与最大功率点跟踪

2.1 光伏电池的工作原理及等效电路

2.2 光伏电池输出特性仿真及蓄电池

2.3 最大功率点跟踪技术

2.4 常见的最大功率点跟踪算法及其仿真

2.5 本章小结

3 系统前级硬件电路设计

3.1 系统总体设计

3.2 推挽升压电路设计

3.3 电路参数设计

3.4 本章小结

4 系统后级逆变电路设计

4.1 主电路结构与SPWM简介

4.2 逆变环节参数选择

4.3 驱动与保护电路的设计

4.4 逆变器采样电路的设计

4.5 输出电压恒值控制

4.6 本章小结

5 基于DSP控制的软件设计与实验分析

5.1 控制芯片TMS320F2812DSP的简介

5.2 软件设计概述

5.3 实验结果

5.4 本章小结

6 结论

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表论文

附录Ⅱ 硬件实验电路

附录Ⅲ 样机部分电路原理图