基于DSP控制的光伏发电系统逆变器的研制

随着地球常规能源大规模消耗引发的能源危机和环境污染,可再生能源受到了各国的广泛重视。其中,太阳能以其清洁、分布普遍和资源量大的优点,成为世界关注重点。近年来,太阳能发电技术的不断进步使得光伏电站逐渐具备大规模推广价值。光伏并网逆变器作为光伏并网发电系统的重要装置,其拓扑结构和控制算法成为了光伏系统应用领域的研究热点。在此背景下,本文对太阳能光伏并网发电系统进行了较为深入的研究,并在此基础上设计了基于TI公司生产的TMS320LF2407A数字信号处理器(DSP)芯片的1KW单相光伏并网逆变器。主要内容如下: 1、在分析现有光伏并网逆变器主回路拓扑结构的基础上,提出采用无变压器绝缘的两级拓扑结构,并分析了前级的Boost电路和后级的全桥逆变电路工作原理。 2、分析了太阳能光伏电池的模型及其在不同光照和温度下的输出特性,在对比分析几种常用的最大功率跟踪算法的基础上,提出了变步长增量电导最大功率跟踪控制算法,并对该算法进行了仿真。仿真结果表明,该算法可以有效地跟踪太阳能光伏系统的最大功率点。 3、研究了光伏并网逆变器的工作原理及常用的控制策略,重点对电压电流双闭环SPWM算法和无差拍(deadbeat)逆变算法作了分析和仿真,在此基础上,提出了基于无差拍算法的锁相策略和基于电压外环补偿的无差拍复合控制策略。 4、在上述分析与研究的基础上,搭建了1KW的光伏并网逆变器实验样机,对整个硬件主电路系统和控制软件系统的设计作了详细的分析,并进行了样机试验,试验结果表明该系统很好的实现了本文提出的设计方案。论文的研究工作为光伏并网逆变器工业样机的研制打下坚实的基础。