基于DSP的光伏发电数据采集控制装置设计

摘要

太阳能光伏发电利用可再生能源太阳能来提供稳定的电力，具有无污染、用之不竭等特点，近几年来得到了越来越广泛的应用。事实上已经有越来越多的光伏发电系统开始并网发电，但由于各个光伏发电系统的供电特性各异，不会跟电网的完全相同，因此在接入电网后会对电网造成一定的影响。对一个模拟接入电网的光伏发电系统进行监控，能帮助我们理解光伏发电系统单独接入电网时，在不同时段、不同状态对电网的影响，所以该项研究具有重要的现实意义。
　　本文针对模拟接入电网的光伏发电系统，设计了一种以DSP为核心处理器的光伏发电数据采集和控制的装置，主要完成了以下工作:
　　(1)分析和比较了现有光伏发电数据采集和控制装置的不足，构建了装置的总体框架设计和模块化的设计方案。
　　(2)设计并调试了以DSP为核心处理器的信号采集模块和控制模块的硬件。针对传统强电信号采集精度与速度不能兼顾的矛盾，采用了新型磁耦运放，在速度不变的情况下，提高了转换精度，实现了装置稳定、高速的运行。
　　(3)对装置的DSP软件设计进行了充分的优化，实现了装置高效率运行，保证了各性能指标的实现。
　　设计的装置通过测试，能够进行初步运行，实现了对光伏发电系统长期、安全、稳定采集和控制。为研究电网对新能源的接纳能力以及大规模新能源接入电网后的稳定特性，提供一个更接近实际的有力研究平台。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 光伏发电应用背景

1．1．1 光伏发电数据采集和控制的意义

1．2 光伏发电数据采集控制装置的发展状况和存在的问题

1．3 本文的主要工作

2 系统的总体方案设计

2．1 系统的总体框架

2．2 光伏发电数据采集控制装置的总体框架

3 控制系统的硬件设计

3．1 DSP芯片简介

3．1．1 TMS320C6713B数字信号处理器介绍

3．1．2 TMS320C6713B CPU

3．1．3 TMS320C6713B CACHE

3．2 DSP采集板框图

3．3 DSP采集板硬件系统设计

3．3．1 辅助电路

3．3．2 复位电路

3．3．3 时钟电路

3．3．4 JTAG接口电路设计

3．3．5 DSP和数据存储器的接口设计

3．3．6 扩展CPLD

3．3．7 模数转换电路

3．3．8 程控放大电路

3．3．9 控制信号的隔离

3．4 DSP控制板硬件系统

3．4．1 DSP控制板框图

4 采集系统的硬件设计

4．1 模拟信号采集的硬件设计

4．1．1 交直流电压采集

4．1．2 交流电压采集

4．1．3 交流电流采集

4．2 开关量采集系统的硬件设计

4．3 配置信息存储和接口设计

4．3．1 配置信息存储器

4．3．2 接口设计

5 控制系统的软件设计

5．1 DSP软件开发工具

5．2 DSP主程序开发

5．2．1 系统时钟的设置与分配

5．2．2 外部总线的扩展

5．2．3 定时器和外部中断的使用

5．2．4 DSP程序的优化

5．2．5 Cache的优化

5．2．6 系统主程序开发

5．2．7 DSP程序下载

5．3 CPLD内部资源及开发工具简介

5．3．1 CPLD内部资源介绍

5．3．2 CPLD开发工具介绍

5．3．3 CPLD程序设计

6 结论

参考文献

作者简历

学位论文数据集