基于DSP的太阳能光伏逆变器设计开题报告

 2021-08-14 02:39:18

1. 研究目的与意义(文献综述)

可再生能源,包括太阳能、风能、生物质能、水能、地热能、海洋能等,是取之不尽用之不竭、清洁、环保、免费使用的能源,也是世界上最终可依赖的初级能源。太阳能是最理想的可再生能源和绿色环保能源,是所有化石能源及多种可再生能源的源头,是缓解能源危机的最可持续的途径,是世界各国争相开发的能源产品。以石油、煤炭和天然气为代表的化石燃料能源的生产和使用峰值正向我们走来,据最新的预测,石油天然气的生产和使用峰值将在2015年附近到来,化石燃料的生产和使用总峰值将在2030年左右到来。在石油、煤炭和天然气等化石燃料能源的生产和使用峰值到来之前的20多年时间里,加紧开发和利用以太阳能为代表的可再生能源非常必要而且十分紧迫。

光伏逆变器是太阳能光伏发电系统的重要组成部分,其性能的优劣直接关系到整个光伏发电系统的安全性和可靠性指标。光伏逆变器已成为具有发展前景和影响力的一项高新技术产品。近年来,随着太阳能光伏发电技术的高速发展,对光伏逆变器的需求与日俱增,光伏逆变器的开发研制生产已成为发展前景十分诱人的朝阳产业。我国在“十二五”规划的发展目标中,国家能源局也对光伏发展目标进行了多次调整,从最初的5gw上调到10gw,而2012年5月上调至15gw,紧接着7月又将该目标调整为21gw,并在9月正式公布。可到了2013年1月,这一目标再次被上调到35gw,可见国家能源局对规划目标的多次调整是和国内光伏产业的飞速发展是分不开的。由此可见,光伏行业的发展前景还是十分可观的。

按照功率变换级数,并网逆变器一般可分为单级式和多级式两种拓扑方案,单级式逆变器仅用一级能量变换就可以完成电压调整和并网逆变功能,具有电路简单、元器件少、可靠性高和高效低功耗等诸多优点,其中dc-ac单元完成最大功率跟踪mppt、孤岛检测、逆变控制等全部功能;多级式逆变器需要多于一级的能量转换,其中前几级中通常具备升降压或电气隔离的功能,最后一级实现逆变并网的转换。为目前常用的一种拓扑结构,其前级为dc-dc变换器,用于实现电压调整和最大功率跟踪mppt功能;后级为dc-ac逆变器,用于实现逆变器控制输出电流正弦化并网、孤岛效应检测和过压过流预防等功能。dc-dc-ac拓扑结构简化了逆变器每一级的控制方法,使得每一级可以专注于各自控制方法的质量和效率提高。多级式逆变器的dc-dc部分按照输入电压和输出电压的大小比较,可以分为buck型逆变器、boost型逆变器、buck-boost型逆变器和cuk型逆变器及其各种变种等类型。

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2. 研究的基本内容与方案

三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式为180,同一相上下两个臂交替导电,各相开始导电的角度依次相差120.这样,在任意瞬间,将有三个桥臂同时导通。对于u相来说,当桥臂1导通时,uun’=ud/2,当桥臂4导通时,uun’=-ud/2。因此,uun’的波形是幅值为ud/2的矩形波。v、w两相的情况与u相类似,如图所示。

unn’的波形也是矩形波,但频率为uun’频率的3倍,幅值为其1/3,即为ud/6。uun的波形如图所示,uvn、uwn的波形和uun的形状相同,仅相位依次相差120。

负载参数已知时,可以由uun的波形求出u相电流iu的波形。负载的阻抗角不同,iu稍微波形形状和相位都有所不同。桥臂1和桥臂4之间的换流过程和半桥电路相似。上桥臂1中的v1从通态转换到断态时,因负载电感的电流不能突变,桥臂4中的vd4先导通续流,待负载电流降到零,桥臂4中的电流反向时,v4才开始导通。负载阻抗角越大,vd4导通时间越长。uun’0即为桥臂1导电的区间,其中iu0时为vd1导通,iu0时为v1导通;uun0即为桥臂4导电的区间,其中iu0时为vd4导通,iu0时为v4导通。可以看出,id每隔60脉动一次,而直流侧电压基本无脉动的,因此,逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的,这也是电压型逆变电路的一个特点。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅文献,分析题目,完成开题报告;

第4周:阅读文献,英文文献翻译;

第5周:系统总体框架设计与模块功能拟定;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]王荣鸽.且dsp56f80x实现三相pwm波形发生器[j].电子技术.2003,(9):50.

[2]刘和平.tms320lf240xdsp结构原理及应用[m].北京:北京航空航天大学出版社.2003.1-2.

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