随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，开发利用清洁的可再生能源势在必行。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、大规模开发利用最有前景的可再生能源之一。其中太阳能光伏利用受到世界各国的普遍关注，而太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势，必将得到快速的发展。此外，高性能的数字信号处理芯片(DSP)的出现，使得一些先进的控制策略应用于光伏并网逆变器成为可能。本论文就是在此背景下，对太阳能并网发电系统中的核心器件并网逆变器进行了较为深入的研究，具有重要的现实意义。 太阳能光伏并网发电系统的两个核心部分是太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)控制和光伏并网逆变控制。 首先，本文对太阳能电池的工作原理及工作特性进行介绍，详细分析太阳能电池工作的等效电路和数学模型。 其次，本文对几种传统的最大功率点跟踪(MPPT)控制算法进行了研究、分析和比较，提出各自优缺点。基于最大功率跟踪过程的快速性和稳定性，设计采用改进的间歇扫描法来实现光伏发电系统中太阳能电池的最大功率输出，以提高系统的性能和最大功率点跟踪速度。 再次，针对既可独立运行又可并网运行的单相光伏逆变器，本文采用有效值外环、瞬时值内环的控制方法，既保证了逆变器输出的静态误差为零，又保证了逆变器良好的输出波形。给出了同时满足独立和并网两种运行模式的输出滤波器结构和元件参数的计算过程，并通过仿真和实验验证了设计的合理性。 随后，详细讨论了并网过程中的软件锁相环技术，对锁相环电路的组成、工作原理进行了研究，实验结果表明此方法可靠有效，能使逆变器输出电流与电网电压完全同相，达到功率因数为1的目的。 最后，采用TI公司的TMS320LF2407A作为主控芯片，研制完成1.5kW实验样机，分别得出了独立运行和并网运行时的实验结果，结果表明，所采用的控制策略和设计的硬件电路能够满足设计要求，系统可安全、稳定运行。
上传时间： 2013-05-18
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由于世界能源危机的日益严重和全球环境的不断恶化，大规模开发清洁可再生能源成为当前能源战略的主要方向。太阳能作为当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一，得到了各界的广泛关注。在太阳能的利用中，光伏发电并网又是其主要发展方向之一。 由于光伏产业界目前还没有统一的标准，又因为功率等级及应用场合的不同，使各种拓扑结构的光伏并网变流器都得以尝试使用。本文就是在此背景下，对当前使用的各类光伏并网变流器的拓扑结构和控制方法进行比较，并结合光伏并网系统实际应用中暴露的主要缺陷，从适应光伏阵列输出特性和提高系统整体的可靠性两方面入手，提出Z-source变换器结合PWM整流器的拓扑结构。 文章首先介绍了光伏并网系统中并网变流器的三种隔离回路方式，及应用于小功率和中大功率场合的不同主电路拓扑结构及控制策略，比较其优缺点，提出了Z-source变换器结合PWM整流组成的光伏发电系统。这种拓扑结构可以减小系统中电解电容的体积容量，并解决由太阳能电池板输出电压大范围变化所带来一系列问题，同时可以在一定程度上改善系统的可靠性问题。其次，文中分析介绍了Z-source变换器的工作原理，对比了三种升压控制的实现方式和性能差异，并简述了逆变器的三种SPWM电流控制策略及其优缺点。最后，结合整体系统需要，将Z-source变换器的升压控制与PWM整流器的并网控制融合，提出完成逆变并网功能和最大功率点跟踪的控制思想。 根据上述分析和研究，选定整体光伏系统的硬件结构和控制方案。详细阐述了系统硬件部分的设计计算，提供了系统主电路结构、参数计算、元件选型和控制电路的设计的详细说明，并完成了主电路硬件的制作。根据空间状态方程法对光伏发电系统进行仿真建模，仿真模型包括主电路拓扑及各控制子模块，文中简要说明各控制模块的功能，给出仿真结果并进行分析。验证该系统可以较好的实现本文提出的控制方案所应完成的各项功能，系统工作稳定可靠，性能良好。
上传时间： 2013-07-12
上传用户：asd_123
太阳能资源具有可持续发展和绿色能源两大优势，太阳能发电作为一种太阳能资源的利用方式正逐渐受到各国重视，其中，光伏并网发电系统最具理论意义和实用价值。并网逆变器是光伏并网发电系统的关键环节，其硬件研制和控制算法研究是光伏并网领域的热点课题。本论文在充分研究近年来光伏发电领域重要研究成果的基础上，设计了一个5kW的三相光伏并网逆变器，并在硬件设计、控制算法研究和仿真方面进行了深入探讨。 该三相光伏并网逆变器由前级的DC-DC直流变换电路和后级的DC-AC三相并网逆变电路组成。其中，DC-DC电路采用多支路并联结构，各支路均采用独立的最大功率点跟踪控制，解决了各支路间功率不匹配问题，可应用于光伏与建筑一体化系统中；DC-AC电路采用三相PWM整流器电路结构和空间电压矢量控制方法，提高了直流电压利用率，减小了注入电网的谐波。本文在分析三相光伏并网逆变器电路工作原理和控制算法的基础上，采用计算机仿真验证了控制算法的可行性，并讨论了在不同电压范围内，三相光伏并网逆变器的工作特点及相应控制算法。 本文从检测与保护电路设计，电源电路设计，主电路参数选择等方面讨论了该逆变器的硬件设计方法，并进行仿真、调试，验证了模拟电路设计的正确性，为类似结构的光伏并网逆变器提供了硬件设计参考。
上传时间： 2013-05-18
上传用户：william345
随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗，以及由此带来的能源危机与环境污染日益加剧，近年来世界各国都在积极寻找和开发新的、清洁、安全可靠的可再生能源。太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点，是理想的可再生能源。20世纪70年代后，太阳能光伏发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分，并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。 由于太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心部件和能源供给部分，因此在光伏发电系统仿真模型的研究中，太阳电池阵列仿真模型的研究至关重要。本文根据硅太阳电池的工程用数学模型建立了太阳能电池阵列的MATLAB仿真模型，分析了太阳辐射强度和温度对太阳电池阵列仿真模型精度的影响，提出了在不同太阳辐射强度时参数的优化设计计算公式，并将仿真结果与实际太阳电池阵列的测量结果进行了比较。 基于太阳能电池阵列的仿真模型，本文建立了太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪MATLAB仿真模型，并对两种常用最大功率点跟踪方法进行了仿真比较研究，验证了理论分析的正确性。 本文针对目前应用广泛的太阳能独立光伏发电系统进行了研究，对系统中常用的DC/DC变换器拓扑及其优缺点进行了总结，并研究了一种新的带有双向变换器的太阳能独立光伏发电系统，对其主电路参数进行了设计，完成了基于TMS320F2812 DSP控制系统的硬件电路设计和软件设计。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：sclyutian
随着世界能源危机的到来，太阳能光伏发电在能源结构中正在发挥着越来越大的作用。而太阳能光伏发电系统的核心部件并网逆变器的性能还需要进一步提高。为了迎合市场上对高品质、高性能、智能化并网逆变器的需求，我们将ARM+DSP架构作为并网逆变器的控制系统。本系统集成了ARM和DSP的各自的强大功能，使并网逆变器的性能和智能化水平得到了显著提高。本论文是基于山东大学鲁能实习基地“光伏并网逆变器项目”，目前已经试制出样机。本人主要负责并网逆变器控制系统的软硬件设计工作。本文主要研究内容有： @@ 1．本并网逆变器采用了内高频环逆变技术。文中详细分析了这种逆变器的优缺点，进行了充分的系统分析和论证。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink软件对并网逆变器的控制算法进行仿真，包括前级DC-DC变换的控制算法以及后级DC-AC逆变的控制算法。通过仿真验证了所设计算法的可行性，对DSP程序开发提供了很好的指导意义。 @@ 3．本文将ARM+DSP架构作为逆变器的控制系统，并设计了相应的硬件控制系统。DSP控制板硬件系统包括AD数据采集、硬件电流保护、电源、eCAN总线，SPI总线等硬件电路。ARM板硬件系统包括SPI总线、RS232总线、RS480总线、以太网总线、LCD显示、实时时钟、键盘等硬件电路。 @@ 4．本文设计和实现了两种最大功率点跟踪控制算法：功率扰动观察法或增量电导法；孤岛检测方法采用被动式和主动式两种检测方式，被动式所采用的方法是将过/欠电压和电压相位突变检测相结合的方式，主动式采用正反馈频率偏移法；为了实现并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相，使用了软件锁相环控制技术。本文分别给出了以上各种算法的控制程序流程图。 @@ 5．本文也给出了AD数据采集、eCAN总线、RS232、RS485、以太网、PWM输出等程序流程图，以及DSP和ARM之间的SPI总线通信程序流程图。并且分别给出了ARM管理机控制系统主程序流程图和DSP控制机控制系统主程序流程图。 @@ 6．最后对并网逆变器样机进行实验结果分析。结果显示：该样机基本上实现了本文提出的设计方案所应完成的各项功能，样机的性能比较理想。 @@关键词：太阳能光伏；并网逆变器；SPWM； DSP； ARM
上传时间： 2013-07-09
上传用户：赵安qw
随着世界能源危机的到来，太阳能光伏发电在能源结构中正在发挥着越来越大的作用。而太阳能光伏发电系统的核心部件并网逆变器的性能还需要进一步提高。为了迎合市场上对高品质、高性能、智能化并网逆变器的需求，我们将ARM+DSP架构作为并网逆变器的控制系统。本系统集成了ARM和DSP的各自的强大功能，使并网逆变器的性能和智能化水平得到了显著提高。本论文是基于山东大学鲁能实习基地“光伏并网逆变器项目”，目前已经试制出样机。本人主要负责并网逆变器控制系统的软硬件设计工作。本文主要研究内容有： 1.本并网逆变器采用了内高频环逆变技术。文中详细分析了这种逆变器的优缺点，进行了充分的系统分析和论证。 2.采用MATLAB/Simulink软件对并网逆变器的控制算法进行仿真，包括前级DC-DC变换的控制算法以及后级DC-AC逆变的控制算法。通过仿真验证了所设计算法的可行性，对DSP程序开发提供了很好的指导意义。 3.本文将ARM+DSP架构作为逆变器的控制系统，并设计了相应的硬件控制系统。DSP控制板硬件系统包括AD数据采集、硬件电流保护、电源、eCAN总线，SPI总线等硬件电路。ARM板硬件系统包括SPI总线、RS232总线、RS480总线、以太网总线、LCD显示、实时时钟、键盘等硬件电路。 4.本文设计和实现了两种最大功率点跟踪控制算法：功率扰动观察法或增量电导法；孤岛检测方法采用被动式和主动式两种检测方式，被动式所采用的方法是将过/欠电压和电压相位突变检测相结合的方式，主动式采用正反馈频率偏移法；为了实现并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相，使用了软件锁相环控制技术。本文分别给出了以上各种算法的控制程序流程图。 5.本文也给出了AD数据采集、eCAN总线、RS232、RS485、以太网、PWM输出等程序流程图，以及DSP和ARM之间的SPI总线通信程序流程图。并且分别给出了ARM管理机控制系统主程序流程图和DSP控制机控制系统主程序流程图。 6.最后对并网逆变器样机进行实验结果分析。结果显示：该样机基本上实现了本文提出的设计方案所应完成的各项功能，样机的性能比较理想。
上传时间： 2013-07-10
上传用户：sz_hjbf
能源短缺和环境恶化是人类共同面临的挑战。开发新型清洁能源是解决能源短缺和环境恶化的捷径，但是太阳能能源不连续和不稳定的缺点影响其单独使用的效果。为了解决这个问题，可以选择使用多种性质互补的能源联合供电，相互弥补彼此的不足，以达到连续稳定的电能输出。基于双输入直流变换器（Multipk-Input Converter，MC）的光电互补系统相对于风光互补系统而言，在太阳能功率充足时，可以选择将多余的能量进行并网，省去了蕃电池等储能设备，也可大大节约成本，简化控制：而且电网是全天候的，比纯新能源联合系统更加可靠。因此本文将对光电互补系统，研究其拓扑、能量管理和系统参数设计等等在隔离应用的中小功率场合，推挽变换器控制方便，结构简单，应用广泛传统的多输入推挽变换器结构复杂，成本高。通过分析MIC的生成方法，利用脉冲电压源 Pulsating Voltage Source Ce，PⅤSC或者脉冲电流源（Pulsating Curren Source Cell，PCSC）中联或者并联构成简单实用的一族多输入推挽变换器，详细分析了BUCK型PVSC串联构成的双输入推挽变换器的小信号模型和控制方式，为了能够提供交流输出，本文还详细分析了半桥逆变电路的控制方式，并推导出其数学控制模型通过分析系统的工作模式、能量管理策略和不同控制方式对系统的影响，阐叨基于双输入推挽变换器的光电互补系统的工作原理。并对系统软件涉及到的太阳能最大功率跟踪、光电互补控制和逆变控制等算法进行重点研究功率电路参数设计合理与否，直接影响着系统的性能和指标，其中推挽变压器和滤波器的参数设计尤为重要，为此专门给出了硬件参数设计步骤；然后，根据软件算法，设计了控制软件流程图来更清晰的表达软件控制的思想软件参数是影响系统鲁棒性和快速性的另一个关键因素，在硬件设计的基础上，对软件参数进行优化设计，并利用 Simulink软件对设计参数进行仿真分析和修正。然后采用TMS320F2809作为控制芯片，搭建了实验原理样机，并进行了相关验证实验
标签： 推挽变换器
上传时间： 2022-03-16
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随着经济的发展,社会的进步,人们对能源的需求与同俱增,大家开始关注能源危机,对能源的要求越来越高,怎样寻找新能源并为人类所用,已经成为一个迫切需要解决的全球问题,而太阳能则是一个巨大、久远无尽的能源。太阳能的利用主要包括太阳能的光热利用、太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用。太阳能光电利用是近年来发展最快,也是最具活力的研究领域,也是最具活力的研究领域。 由于LED的工作电流是直流,且工作电压较低。太阳能电池将光能转化为直流电能,且太阳能电池组件可以通过串并联方式组合得到实际需要的电压。这些特点恰好与LED相匹配,两者结合将获得很高的利用率、较高的安全性能,实现节能、环保、安全、高效的照明系统。 太阳能路灯控制器是太阳能路灯系统中的重要的部件,也是与各路灯系统的最大的区别所在。控制器的性能如何,决定了一个太阳能光伏系统运行情况的优劣。所以设计功能完备,结构简单的智能光伏路灯控制器是非常重要的。 本课题是基于单片机STC12C5410AD的太阳能LED路灯控制器的设计。主要论述了蓄电池的充放电控制技术和太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)技术。在介绍了控制器原理后,设计出了相应的硬件电路和软件程序流程,并在最后以附录形式给出了整机电路图和相应的程序。
上传时间： 2022-06-07
上传用户：zhanglei193
本文对家用太阳能光伏发电系统进行了研究和设计。首先在太阳能电池工作原理的基础上对其输出特性进行了仿真。根据其输出的非线性关系，阐述了最大功率点跟踪（MPPT）的原理，并结合DC-DC变换器对常用的MPPT算法进行了仿真。通过对比几种方法的优缺点，给出了一种新型MPPT算法。接着对储能蓄电池的充放电特性进行了研究，然后根据负载的要求计算了蓄电池的容量，并采用Boost变换器对其进行充电控制。其次，考虑到蓄电池组的电压等级较低，为使输出220V的交流电，通过分析几种拓扑结构，最终采用“推挽升压电路+全桥逆变”的电源设计方案以提高整个系统的效率，设计包括硬件和软件两部分。在推挽电路中介绍了各元器件参数的选择、高频变压器的设计及其控制电路等，其中PWM驱动电路输出采用图腾柱的方式以增强其驱动能力；逆变电路同样给出了功率开关管、滤波器的选取方法，并设计了过流保护和电压采样调理电路，对滤波器传递函数的仿真验证了设计的合理性。在软件设计中，基于DSP实现了MPPT控制、SPWM驱动信号的生成和P1闭环反馈控制。最后，论文给出了相关实验电路的调试结果，从中可以看出，所设计的电路实现了各部分的功能，并验证了设计的合理性。关键词：太阳能电池；最大功率点跟踪；推挽电路：SPWM：DSP
上传时间： 2022-06-19
上传用户：trh505
化石能源日趋枯竭，核能发展受限，能源问题愈来愈成为全人类所不可避免的一个严峻挑战。光伏发电技术是太阳能利用的主要形式。基于提高太阳能转换效率的最大功率点跟踪（Maximum power point tracking，简称MPPT）的提出与应用为光伏发电系统的优化利用提供了坚实的基础。本文针对MPPT技术开展了细致的工作计划，完成了以MPPT控制器为核心的光伏发电系统设计和仿真，较好地解决了能量转换低下的问题。首先，总体介绍了光伏发电系统。其次，阐述了光伏发电系统基本原理。然后就MPPT控制器的实现部分-DCDC变换电路，阐述了电路CCM工作模式，利用两种方法对Buck和Boost电路进行了建模和仿真分析.Boost电路设计简便、可升压，且能够保证一直工作于CCM下，具有更实用的特点，更进一步地，说明了传统MPPT算法的实现原理和控制流程，仿真研究表明改进型变步长扰动观察法在光强变化时具有较好的跟踪控制性能，但是温度变化时跟踪效果差。针对传统算改进型扰动观察发法不能很好地响应环境的变化同时存在严重振荡，偏差较大的情况，提出一种人工智能控制方法--模糊控制法，进行系统分析，模糊控制规则确定以及FIS编辑器参数设置等，完成了系统的设计。最后搭建出光伏发电MPPT人工智能控制系统的仿真模型，设置相关参数。通过仿真结果的比较和分析验证了模糊控制法的有效性和可行性。
上传时间： 2022-06-21
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