基于DSP的单向光伏离网逆变器的设计

本科毕业论文（设计、创作）题目： 基于 DSP 的单向光伏离网逆变器的设计 学生姓名： 学号： 103402035 所在系院： 专业： 电子信息工程 入学时间： 2010 年 9 月导师姓名： 职称/学位： 副 教 授 /硕 士 导师所在单位： 完成时间： 2014 年 5 月安徽三联学院毕业论文2安徽三联学院教务处 制安徽三联学院毕业论文0基于 DSP 的单向光伏离网逆变器的设计摘要：随着石油化工资源的枯竭、生态环境的日趋恶化和人类可持续发展的需要，一种低碳环保的绿色能源太阳能引起了众多人群的关注，并且成为现代能源领域发展预期最好的新能源。以 TMS320F2812DSP 为核心控制芯片， Infineon 公司型号为 IGP50N6OT 的 IGBT(50A,60OV)作为开关器件,以 IR 公司的IR2llO 作为驱动芯片的离网光伏发电系统，可以更好地解决偏远地区供电中出现的种种问题。设计分析了各种光伏发电系统在应用方面的优、缺点。比较了光伏发电逆变器三种重要的拓扑结构，给出了系统总体框图及分电路原理,并实现了仿真测验。关键词：光伏发电； 离网逆变器； DSP安徽三联学院毕业论文1Research on Single-phase Off-grid Inverter of Photovoltaic Power based on DSPAbstract: With the exhausted of traditional energy sources, the worsening of the ecological environment and human requirements of sustainable development, solar energy as an ideal green energy has caused more and more attention, to become the worlds most promising new energy technology. TMS32OF2812 DSP, a highperformance digital signal processing chip, is used to controlling the core in our researeh.IGP50N60 model of infien on corporation is selected as switching device. The single-Phase off-grid PV inverter is researched. can better solve the problems in the remote area power supply. Design of photo voltaic power generation system are analyzed advantages and disadvantages in the application. Comparison of the photovoltaic inverter topology structure of three important, gives the system block diagram and circuit principle, and realizes the simulation test.Keywords: PV; Off-grid inverter; DSP安徽三联学院毕业论文目录第一章 绪论 .11.1 课题背景及意义 .11.2 光伏发电国内外发展现状与基本的趋势 .21.3 论文的基本概况 .2第二章 光伏发电系统及原理 .42.1 光伏发电基本结构 .42.2 太阳能电池光伏发电原理 .42.2.1 太阳能电池等效电路 .42.2.2 太阳能电池特性曲线 .52.2.3 太阳能光伏发电系统基本器件 .62.2.5 太阳能光伏阵列的一般结构 .62.3 TMS32OF2812DSP 光伏发电单相离网逆变器系统结构图 .8第三章 离网型光伏发电系统逆变器主电路的设计 .93.1 光伏发电逆变器的基本拓扑结构 .93.1.1 推挽式逆变器 .93.1.2 半桥式逆变器 .93.1.3 全桥逆变器 .93.2 器件的选择 .103.2.1 功率开关器件 .103.2.2 滤波电感的选型 .103.2.3 滤波电容的选型 .10第四章光伏发电逆变器控制电路的设计 .124.1 基于 TMS32oF2812DSP 控制系统设计的优势 .124.2 复位电路设计 .134.3 时钟电路设计 .144.4JTAG 电路 .15第五章 控制系统软件设计 .165.1PWM 控制原理 .16安徽三联学院毕业论文I5.2TMS32OF2812DSP 的 PWM 控制思想 .165.2.1 Texas Instruments 公司 DSP 系统集成开发的环境 .165.2.2 高频逆变桥控制脉冲 PWM 的产生 .175.2.3 系统主程序流程图 .18第六章 实验结果与分析 .206.1 驱动波形图及分析 .206.2 逆变器输出电压波形及分析 .21致谢 .23参考文献 .错误！未定义书签。安徽三联学院毕业论文1第一章 绪论1.1 课题背景及意义能源与环境，尤其是人类制造的温室气体导致全球气候变暖问题已经成为全世界几乎是每个人都在讨论的问题。不用说，能源是人类进步和发展中非常重要组成部分，人均能源消费量是一个国家繁荣的晴雨表 。传统的化石能源资源的浪费，一方面随着科技的发展和能源的消耗，造成了环境的严重污染，另一方面制约了世界经济的可持续发展。这其中化石能源的消耗直接产生了大量的温室气体，这些气体大量排放。据有关方面测算，全球每一年排放的 CO2 超过 500 亿吨，从而间接导致了全球气候变暖、海平面上升等一系列不良结果。目前煤炭石油能源消费是我国主要的能源消费，SO2 的排放量占全世界的 17.1%，为世界第一；CO2 排放量占世界的 15.6%，居美国之后，目前成为全球第二大温室气体排放的国家。一方面科学技术在飞快地进步，与此同时整个世界需要更加多的能够供社会发展的动力，这也成为了影响我国国际地位和综合国力的一个非常重要的因素。据不完全统计世界石油消费量每年最少增长 2%，如果就此计算，最少隔 35 年，能源的消费量将增加最少100%。而我国 2013 年的能源消费量达到 52.2 亿，同比增长达 12.7%。到 2050年，全球人口将达到 90 亿-100 亿，假使在那时矿物和能源消费总量达到目前发达国家的人均水平，由此可知在 40 年内，全球所有的煤炭、石油、天然气和铀能源资源将逐渐枯竭 1。 近年来，光伏发电领域通过大量的实验及研究得到飞越式发展，使得它渐渐成为一种可行性很强的能源，可以用来补充其它能源。光伏发电系统已成为一种混合能源系统。光伏发电技术迅猛增长，直接提高了太阳能电池效率、改进了制造太阳能面板技术。 综上所述，可以看出，如果想要应对缺少动力，可用资源的浪费，周边逐渐受到伤害的大地和空气，还要广大人民群众、特别是那些山区的对电力的需要能够得到落实，我们就要大力推进太阳能发电。由上可知，太阳能发电是势在必行的，是具有很好的实践功用和价值的。它的研究对于解决国内很多社会问题也具有很好的作用。更重要的一点是太阳能是一种环保的新型可重复利用安徽三联学院毕业论文1的能源。1.2 光伏发电国内外发展现状与基本的趋势在电逆变器方面，可进行分类。一种是离网逆变器，而另一种是并网逆变器。研究这方面的位于世界先进国家的就只有位于美洲的美国和位于东亚的日本。除了来自美国的一些大型电子企业，还有就是日本和北欧一些国家的企业生产逆变器所需要的主要核心芯片 2。这种芯片是生产逆变器所必需的核心模块。有些南亚的发展中国家在生产逆变器方面也快赶超欧美了，他们都在加快步伐。现在的这种状态下，中国与世界的很多国家都有相当大的差距，这主要体现在一些比较大的功率的整合网络逆变器的研究上。就现在来说,能够取得国际认可的，取得技术上突飞猛进的厂家并不多见，而且在实践上有过丰富经验的更加少之又少，屈指可数的就只有合肥的某家公司 3。表 1-1 国内主要生产逆变器厂家企业名称 概况 生产品种 所占市场份额合肥阳光电源有限责任公司公司离网和并网型光伏发电逆变器风力发电逆变器70%北京的索英 回馈式电源逆变器 7.1%北京科若伟 系统集成逆变器 7.12%志诚冠军 USP 逆变器 6.03%北京日佳 小功率逆变器 3.38%南京冠亚 控制逆变器 3.12%中国深圳索瑞德 UPS 逆变器 2.01%从上面的表 1-1 中可以看出只有阳光电源才是能真正一家具有资质、有能力从事光伏这一产业的研究与生产的企业，其他的企业仍然需要实践的检验和自身的努力。越来越多的企业和事业单位愿意加大力度投入到光伏的研究与发展上，一方面在于这是时代的需要，同时也很大程度上是因为中国政府政策的支持不断加强。安徽三联学院毕业论文21.3 论文的基本概况、基本上读者了解如今社会能源的基本情况，阐述了欧美发达国家与中国对太阳能的研究现状。、分层次介绍了美日以及我国关于逆变器的设计学习情况。、详细描述了利用太阳能及与此相关方面的概念，让读者更加深刻了解到利用太阳能的可行性。、关于离网逆变器的基本概念了解。对它的一系列方式方法作了系统的相关论证。安徽三联学院毕业论文3第二章 光伏发电系统及原理2.1 光伏发电基本结构所谓的光伏发电系统无非就是用一种原理完整地解释了由太阳能产生的热能经过一系列转变而成为更方便大家使用的电。但是太阳能所产生的热能经过一系列转变而成为电能以后是可供一家一户使用，还是可供整个城市或者某个系统使用呢？前者我们所使用的逆变器称之为离网逆变器，也就是本论文主要的研究对象，而后者所使用的即是并网逆变器。使用离网逆变器，顾名思义就是不和国家的电网或者统一的电站相连。利用这种逆变器的系统，也就是某个单一的发电系统。它是将白天的太阳能经过系统装换变成蓄电池的化学能，用电时，化学能再转为电能。这种方法得到更多的应用，如表 2-1 所示 4。表 2-