基于DSP的智能化光伏并网逆变器设计

【摘要】目前,随着我国能源结构的逐步调整和国家政策的不断改革,分布式小型光伏并网发电正在逐步向单位和个人开放,分布式并网发电即将成为光伏发电的主流。并网逆变器是光伏并网发电系统的关键环节,因此设计智能、高效、可靠的小型光伏并网逆变器,促进分布式光伏并网发电系统的普及与应用,将具有十分重要的现实意义。本文以DSP控制的2KW两级式无变压器光伏并网逆变器为设计目标,详尽叙述了逆变器的设计过程。首先,在分析了国内外逆变器发展现状和关键技术的基础上确立了逆变器的目标参数,并根据目标参数确立了整体设计方案。硬件部分：主电路采用两级式无变压器拓扑结构、控制电路选用了DSP2812作为主控芯片。控制算法部分：确立了最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT)控制算法、并网逆变控制策略、锁相环(PhaseLockedLoop,PLL)同步锁相算法、正弦脉宽调制(SinusoidalPulseWidthModulation,SPWM)生成与控制方式、PID控制算法。接着分模块对逆变器进行了硬件电路设计,包括硬件总体结构、DC/DCBoost升压电路参数、DC/AC全桥逆变电路参数、DSP核心板、DSP控制底板、IGBT驱动板、反激式开关电源板的设计,给出了具体的参数设计推导过程和电路原理图。然后具体阐述了逆变器的MPPT控制算法、双闭环并网逆变控制策略和SPLL控制算法。通过对扰动观察法的改进并结合DC/DCBoost升压电路的特点,实现了变步长占空比扰动法的MPPT控制算法；以对称规则采样SPWM波生成方法和增量式PI算法为基础,在DC/AC全桥逆变电路中实现了基于SPWM的双闭环并网逆变控制策略;利用DSP的CAP捕获单元,分频率跟踪和相位同步两部分,实现了网压的SPLL控制算法。最后对逆变器的软件程序进行了设计,包括DSP程序设计步骤和优化方法、DSP资源分配、软件总体规划、主程序设计、子程序设计及ARM人机界面设计,给出了具体的软件实现过程和程序流程图。同时搭建了实验平台,对逆变器进行了软硬件集成实验,得出了实验结果,并对结果进行了分析。实验结果表明所设计的逆变器基本达到了预期的设计要求。
【作者】赵基建；
【导师】程韬波；蒋晓明；
【作者基本信息】广东工业大学，控制工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】光伏；逆变器；DSP；智能化；双闭环；MPPT；

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