基于TMS320F2812的独立式光伏发电控制器的研究

摘要

能源是人类赖以生存和发展的基础，随着社会的进步，人们对能源的需求日益增长。而传统的煤、石油、天然气等不可再生能源不但储量有限而且会污染环境，因此，新型能源的开发已经是人类社会面临的主要问题。太阳能作为一种清洁、可再生、取之不尽的新型能源已成为21世纪的主导能源，而目前光伏发电是太阳能应用的主流方式，但光伏发电效率问题已是全世界需要共同解决的问题。
　　本文研究了一种基于TMS320F2812的独立式光伏发电控制器，该控制器主要集成了MPPT和SPWM算法，为了使光伏电池达到最大功率点，比较了几种常用MPPT算法的优缺点，并通过MATLAB对光伏电池以及MPPT算法进行建模分析，得到光伏电池加入MPPT算法后最大功率输出特性，通过比较温度、光照突变情况下扰动观察法和改进的电导增量法的波形输出特性，确定了改进的电导增量法作为MPPT算法;为了使系统简单稳定，选用单级可升压逆变器作为交流输出电路，该电路采用大电感、大电容的充放电达到升压的目的，并加入带有直通零矢量的SPWM算法，该算法也是基于此电路而设计的，通过改变直通零矢量的时间间隔可达到升压可调的目的。通过RS485总线与上位机建立连接，由上位机实时监控控制器的各个参数，并将所有参数信息显示在由C＃编写的上位机软件上，该软件通过ADO.NET与SQLserver2008数据库进行数据连接，将所有数据保存在数据库中，便于以后查询分析。通过仿真分析，本论文采用的改进的电导增量MPPT算法，能在外界环境发生突变的情况下迅速达到并稳定在最大功率点附近，提高了太阳能的利用率，采用的带有直通零矢量的SPWM算法使逆变器输出稳定可靠，而且加入上位机监控，节省了人工检修的成本，间接提高了光伏发电的效率。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外发展现状与不足

1．3 本论文的主要工作

2 独立式光伏发电系统组成

2．1 太阳能电池

2．1．1 太阳能电池的分类

2．1．2 太阳能电池的基本原理

2．2 蓄电池

2．2．1 影响蓄电池寿命的因素

2．2．2 蓄电池充放电特性

2．3 控制器

2．4 升压逆变器

2．4．1 升压逆变器主电路

2．4．2 升压逆变器控制方式

2．5 远程监控

2．5．1 C#语言和．NET Framework

2．5．2 SQL Server 2008和ADO．NET

2．6 本章小结

3 光伏阵列输出特性以及MPPT算法研究

3．1 光伏阵列输出特性

3．1．1 光伏阵列基本特性

3．1．2 建立光伏阵列等效电路

3．1．3 光伏阵列模型搭建及仿真

3．2 最大功率点跟踪算法分析及建模仿真

3．2．1 光伏阵列最大功率点跟踪原理

3．2．2 几种MPPT算法分析

3．2．3 DC／DC变换器

3．2．4 光伏阵列MPPT算法建模

3．2．5 MPPT算法仿真结果及分析

3．3 本章小结

4 控制器硬件设计

4．1 控制器总体结构

4．2 主控模块硬件设计

4．2．1 主控芯片电路设计

4．2．2 电源电路设计

4．2．3 上位机通信电路设计

4．2．4 测温电路设计

4．2．5 电压采样电路设计

4．2．6 电流采样电路设计

4．2．7 报警电路设计

4．3 功率模块电路

4．4 本章小结

5 控制器软件设计

5．1 CCS v4开发软件简介

5．2 主控模块程序设计

5．2．1 主程序设计

5．2．2 充放电控制程序设计

5．2．3 远程通信程序设计

5．2．4 A／D采样程序设计

5．3 功率模块程序设计

5．4 远程监控界面设计

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介