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200W便携式离网型太阳能光伏逆变器设计

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文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 太阳能开发的背景和意义

1.2 太阳能光伏发电国内外研究现状与发展趋势

1.2.1 国外太阳能光伏发电现状与发展趋势

1.2.2 我国太阳能光伏发电现状及发展趋势

1.3 光伏发电系统的分类、应用和组成

1.3.1 光伏发电系统的分类

1.3.2 离网型光伏发电系统的应用

1.3.3 离网型光伏发电系统的基本组成

1.4 本文的主要研究内容

第2章 太阳能电池与系统建模

2.1 太阳能电池的原理和输出特性

2.1.1 太阳能电池的工作原理

2.1.2 太阳能电池等效电路及输出特性

2.1.3 太阳能电池的Matlab建模仿真

2.2 太阳能电池最大功率点跟踪

2.2.1 最大功率点跟踪的原理

2.2.2 传统最大功率点跟踪方法

2.2.3 改进的自适应扰动观察法

2.2.4 自适应扰动观察法的Matlab建模仿真

2.3 逆变器的Matlab仿真

第3章 离网型光伏逆变器的硬件设计

3.1 逆变器硬件构成

3.2 逆变器主电路结构

3.2.1 主电路拓扑

3.2.2 主电路参数选择

3.2.3 蓄电池充放电控制

3.3 控制电路(芯片)

3.3.1 控制芯片TMS320F28020DSP简介

3.3.2 DSP中SPWM的实现

3.3.3 专用PWM集成芯片TL494简介

3.4 充电电路

3.5 辅助电路

3.6 采样电路

3.6.1 直流电压、电流采样电路

3.6.2 交流电压、电流采样电路

3.7 驱动电路

3.8 保护电路

第4章 离网型光伏逆变器软件设计

4.1 软件开发环境

4.2 软件基本功能

4.3 DSP1主程序流程图

4.4 DSP1带有MPPT 的蓄电池充电流程图

4.5 DSP2PWM产生流程图

4.6 DSP2A/D采样子程序流程图

4.7 DSP2中断子程序流程图

4.8 实验结果

结 论

参考文献

附录A攻读硕士学位期间发表的论文

附录B逆变器主电路板及控制电路图

致谢

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摘要

随着传统能源的枯竭、生态环境的日益恶化以及人类可持续发展的要求,太阳能作为一种理想的绿色能源已经引起了越来越多人的重视,成为当今世界上最有发展前景的新能源技术。为了解决偏远地区的供电需求,离网光伏发电系统得到了广泛的应用。本文以光伏离网发电系统的核心设备离网逆变器为研究对象,设计了一种基于低成本数字处理器TMS320F28020和专用PWM集成芯片TL494的便携式离网型光伏逆变器,可以满足小功率应用场合的需求。
  首先,为了最大限度的利用太阳能,提高系统效率,本文对太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)算法进行了研究,并在MATLAB环境下利用Simulink工具搭建模型,对自适应扰动观察法进行仿真,从而验证其理论分析的正确性。同时,对逆变器整体进行了系统建模、仿真,验证其是否满足设计要求。
  其次,详细介绍了基于数字信号处理器TMS320F28020DSP的硬件设计,主要包含逆变电路、控制电路、辅助电路、采样电路、驱动电路、保护电路等。本文主电路采用了比较简单的隔离型两级变换拓扑,即“推挽电路+单相全桥逆变”的设计方案。控制电路采用双单片机的控制方案,采用三阶段的充电策略给蓄电池充电。
  最后,软件部分运用C语言在DSP的开发环境CCS3.3中对系统进行了模块化的程序设计方案,给出了主程序模块、中断子程序模块、AD采样模块、带有MPPT的蓄电池充电模块、PWM子程序模块的流程图。同时,对整个系统进行了实验验证,设计了一台200W样机,实验结果证明本系统满足设计要求,其控制方法和策略具有可行性。

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