三相光伏并網(wǎng)逆變器及其控制

1、授予單位代碼 學(xué)號(hào)或申請(qǐng)?zhí)?密 級(jí) 中 原 工 學(xué) 院 碩碩 士士 學(xué)學(xué) 位位 論論 文文 論文題目論文題目: 三相光伏并網(wǎng)逆變器及其控制三相光伏并網(wǎng)逆變器及其控制 研究生姓名研究生姓名: 嚴(yán)嚴(yán) 攀攀 研究方向研究方向: 電力電子及光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)電力電子及光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: 王曉雷王曉雷 教授教授 指導(dǎo)教師單位指導(dǎo)教師單位: 中原工學(xué)院中原工學(xué)院 學(xué)科專業(yè)名稱學(xué)科專業(yè)名稱: 控制理論與控制工程控制理論與控制工程 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別: 碩士碩士 論文提交日期論文提交日期: 2012 年年 3 月月 論文答辯日期論文答辯日期: 2012 年年 3 月月 培養(yǎng)單位培養(yǎng)單位:

2、 中原工學(xué)院中原工學(xué)院 學(xué)位授予單位學(xué)位授予單位: 中原工學(xué)院中原工學(xué)院 答辯委員會(huì)主席答辯委員會(huì)主席: 中中原原工工學(xué)學(xué)院院 學(xué)學(xué)位位論論文文原原創(chuàng)創(chuàng)性性聲聲明明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是我個(gè)人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工 作及取得的研究成果。論文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含任何其 他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。其他同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所 作的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。 本人學(xué)位論文與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 學(xué)位論文作者簽名： 年 月 日 中中原原工工學(xué)學(xué)院院 學(xué)學(xué)位位論論文文知知識(shí)識(shí)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)權(quán)聲聲明明書(shū)書(shū) 本人完全了解中

3、原工學(xué)院有關(guān)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué) 位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬于中原工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部 門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。本人允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢詫?本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或 掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密論文待解密后適合本聲明。 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 年 月 日 三相光伏并網(wǎng)逆變器及其控制 專 業(yè)：控制理論與控制工程 碩 士 生：嚴(yán)攀 指導(dǎo)教師：王曉雷 教授 摘摘 要要 光伏并網(wǎng)發(fā)電過(guò)程是將直流電變?yōu)榻涣麟姴⒛芰枯斔徒o電網(wǎng)，逆變器是太 陽(yáng)能電池和大電網(wǎng)連接的核

4、心設(shè)備，它的穩(wěn)定性和可靠性決定了輸送電能的質(zhì)量， 為了提高發(fā)電質(zhì)量，需要對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件做深入的分析。本文對(duì)這兩個(gè)方面 都做出了比較詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并進(jìn)行了理論仿真，然后在此基礎(chǔ)上搭建了硬件 平臺(tái)，對(duì)這些算法進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 首先，本文對(duì)光伏陣列的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并搭建了陣列的仿真模型，從仿 真模型的 PU 曲線可以看出陣列存在最大輸出功率，并在此基礎(chǔ)之上就最大功率 跟蹤問(wèn)題做出了深入思考，在傳統(tǒng)的算法基礎(chǔ)之上提出了一種算法，仿真表明該 算法比傳統(tǒng)算法具有更好地跟蹤效果。 接著，本文對(duì)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)做出了說(shuō)明，并選擇了單級(jí)式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作 為本文研究對(duì)象。對(duì)于 L 型

5、和 LCL 型的濾波器結(jié)構(gòu)而言，其數(shù)學(xué)模型是不同的， 并網(wǎng)電流的控制算法也要做相應(yīng)的改變。對(duì)于電壓型逆變器，本文采用直接電流 控制，分別對(duì)滯環(huán)控制和三角波比較控制做出了分析。特別地，對(duì)于 LCL 型濾波 器在同步坐標(biāo)系下因其復(fù)雜的解耦，本文引入了 PR 控制，搭建了 matlab 仿真對(duì) 上述算法進(jìn)行了仿真和對(duì)比分析。 最后，本文就 L，LCL 濾波器還有采樣電路進(jìn)行了理論計(jì)算，搭建了實(shí)驗(yàn)平 臺(tái)，用 TMS320F2812 做核心控制器對(duì)理論算法進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，給出了實(shí)驗(yàn)波 形。 關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)發(fā)電 最大功率點(diǎn)跟蹤 直接電流控制 PR控制 Three-phased Photovoltaic

6、 Grid-connected Inverter And Control Speciality: Control Theory and Control Engineering Name: Yan Pan Supervisor: Professor Wang Xiaolei Abstract The photovoltaic power generation process is making the direct current to the alternating current and transmissing to the grid, the inverter is the core e

7、quipment of the connection between solar cells and grid, its stability and reliability determine the quality of the electrical energy transmission.In order to improve the quality of power generation, a in-depth analysis on hardware and software of the system have done. This paper have made a more de

8、tailed mathematical derivation and theoretical simulation on these two aspects, have also made a preliminary validation of these algorithms and given the corresponding experimental results on a hardware platform. First, this paper analyzes the structure of the photovoltaic array, then builds a simul

9、ation model of the PV array. The exist of maximum output power of the P-U curve can be seen from the simulation model, a deep thinking of the maximum power point tracking also have done on this basis, and proposes a new algorithm simulation shows that has a better tracking results compared with the

10、traditional algorithm. Then, this paper describes the topology of the inverter, and selects single-stage topology as a research object. For L-and LCL-filter structure, the mathematical model is different, and the net current control algorithms also need to do the appropriate change. In this paper,di

11、rect current control is used on voltage source inverter, and respectively analysises hysteresis control and the triangle wave comparing control. In particular, because decoupling of the LCL type filter in the synchronous coordinate system is complicated, this paper introduces PR control, sets up a m

12、atlab simulation to simulate and give comparative analysis of the above algorithm. Finally, this paper gives theoretical calculations of the L-and LCL-filter and sampling circuit, builds an experimental platform using TMS320F2812 as core controller to do a preliminary validation of the theoretical a

13、lgorithm, and gives the experimental waveforms. Key words：Grid-connected Photovoltaic Power；Maximum Power Point Tracking；Direct current control；PR control 目 錄 1.緒論1 1.1 課題研究背景及意義1 1.2 太陽(yáng)能發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)1 1.3 簡(jiǎn)述太陽(yáng)能電池的分類1 1.4 我國(guó)太陽(yáng)能資源2 1.5 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的其他應(yīng)用2 1.6 本文的所做的工作3 2.光伏陣列的電氣特性4 2.1 太陽(yáng)能電池的基本原理4 2.2 光伏陣列的建模和

14、特性分析4 2.2.1 光伏陣列的數(shù)學(xué)模型4 2.2.2 不同光照強(qiáng)度下光伏陣列的的 IU 及 P-U 特性特征曲線6 2.2.3 不同溫度下光伏陣列的 IU 及 P-U 特性特征曲線7 2.3 最大功率點(diǎn)控制策略及仿真8 2.3.1 固定電壓法（C EvaRegs.CMPR2=(CMPR216); EvaRegs.CMPR3=(CMPR316); p1+; p2+; p3+; 下面是TMS320F2812的用觀察窗口得到的調(diào)制波如圖 5.3所示： 圖 5.3 DSP下溢中斷SPWM調(diào)制波 5.2 開(kāi)環(huán) SVPWM 波的 DSP 實(shí)現(xiàn)41-43 可以這樣認(rèn)為，spwm是時(shí)域信號(hào)的等效，而svp

15、wm是空間旋轉(zhuǎn)矢量的等效， spwm是通過(guò)各自的調(diào)制波獨(dú)立完成的，svpwm是利用逆變橋的八種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在 空間遵循最小開(kāi)關(guān)變化狀態(tài)的原則，通過(guò)這八種狀態(tài)合成旋轉(zhuǎn)空間矢量，在每個(gè) 中斷周期中改變各合成矢量的時(shí)間，這樣就形成了平滑的空間矢量圓，關(guān)于 SVPWM的算法很多書(shū)上都有詳細(xì)的介紹。在這里不再作說(shuō)明。用DSP實(shí)現(xiàn)空間矢 量的方法有硬件和軟件。需要正確的設(shè)置相應(yīng)的寄存器，下面給出部分軟件七段 式SVPWM波的程序： Ualfa=f_Alpha; Ubeta=f_Beta; u1=Ubeta; u2=_IQmpy(28378,Ualfa)-_IQmpy(16384,Ubeta); u3=-(_

16、IQmpy(16384,Ubeta)+_IQmpy(28378,Ualfa); if(u10) sec=1; if(u20) sec+=2; if(u30) sec+=4; x=Ubeta; y=(_IQmpy(16384,Ubeta)+_IQmpy(28378,Ualfa); z=(_IQmpy(16384,Ubeta)-_IQmpy(28378,Ualfa); switch(sec) case 1: temp_1=z; temp_2=y; if(temp_1+temp_232768) t1=_IQdiv(temp_1,(temp_1+temp_2); t2=_IQdiv(temp_2,(t

17、emp_1+temp_2); else t1=temp_1; t2=temp_2; EvaRegs.CMPR2=(unsignedint)(_IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1- t2)*EvaRegs.T1PR15); EvaRegs.CMPR1=(unsignedint)(_IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1- t2)+t1)*EvaRegs.T1PR15); EvaRegs.CMPR3=(unsignedint)(_IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1- t2)+t1+t2)*EvaRegs.T1PR15); break; 下圖是TMS320

18、F2812的用觀察窗口得到的調(diào)制波如圖5.4所示： 圖 5.4 DSP下溢中斷SVPWM的調(diào)制波 5.3 定時(shí)滯環(huán) PWM 波的 DSP 實(shí)現(xiàn) 由于一般的滯環(huán)控制對(duì)開(kāi)關(guān)管的要求很高，開(kāi)關(guān)速度很快，大功率的驅(qū)動(dòng)管 由于開(kāi)關(guān)與關(guān)斷都需要時(shí)間，將很難滿足快速開(kāi)關(guān)的要求，因此有必要對(duì)開(kāi)關(guān)管 進(jìn)行定時(shí)比較，這樣就有效的降低了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率。所謂定時(shí)比較就是讓開(kāi) 關(guān)管處在隔一段時(shí)間比較一次的狀態(tài)，換句話說(shuō)就是每一次觸發(fā)事件就進(jìn)行比較 一次，而每次出發(fā)事件的時(shí)間可由定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí)，然后通過(guò)查詢標(biāo)志位的方式來(lái) 實(shí)現(xiàn)出發(fā)比較。值得注意的是，由于這種控制方式的實(shí)時(shí)性很高，因此對(duì)采樣時(shí) 間以及濾波器的選擇都有嚴(yán)格要

19、求。 5.4 DSP 的 AD 采集的實(shí)現(xiàn)44 本系統(tǒng)中采用TMS320F2812的片上AD，該片上AD要求模擬量輸入信號(hào)在 03V之間，采樣精度12位。ADC的使用步驟可以簡(jiǎn)要分為4步： （1）系統(tǒng)配置 在程序編寫(xiě)以前首先要定義全局變量，在系統(tǒng)配置(DSP28_ SysCtrl.c)文件中 啟動(dòng)ADC模塊的外部時(shí)鐘，否則ADC模塊初始化時(shí)寄存器是不能寫(xiě)入數(shù)值的。 （2）初始化EV 初始化EV中主要是定時(shí)產(chǎn)生ADC轉(zhuǎn)換的觸發(fā)脈沖。 （3）初始化ADC 在ADC的初始化中注意ADC模塊寄存器開(kāi)始寫(xiě)值之前要做一些準(zhǔn)備工作，例 如ADC復(fù)位、上電順序等，選擇16通道級(jí)聯(lián)還是并聯(lián)，以及轉(zhuǎn)換順序。 （4

20、）啟動(dòng)ADC、讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換的方法可以通過(guò)軟件將序列發(fā)生器1的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換觸發(fā)控制位 SOC_SEQ1(ADCTRL213)置1來(lái)啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換。若采用SEQ1啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，其配 置可用ADCRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1=1來(lái)完成。在級(jí)聯(lián)模式下，SEQ1管理16 個(gè)通道，SEQ2被忽略。啟動(dòng)SEQ1即啟動(dòng)SEQ。啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換的方法還有用事件管 理器來(lái)啟動(dòng)。通過(guò)事件管理器啟動(dòng)AD需要將相應(yīng)的使能位使能才可以完成。其次 AD轉(zhuǎn)換還可以通過(guò)外部引腳啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，同樣也需要設(shè)置相應(yīng)的寄存器。試驗(yàn) 中的三角波比較是使用定時(shí)器下溢中斷來(lái)觸發(fā)AD的，而定時(shí)滯環(huán)則是通過(guò)軟件觸 發(fā)的

21、AD轉(zhuǎn)換的。 由于利用AD中斷來(lái)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，會(huì)反復(fù)進(jìn)出中斷，這會(huì)影響采樣精度，因 此本文是通過(guò)直接在下溢中斷當(dāng)中讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的，減少了進(jìn)出中斷給采樣帶 來(lái)的不準(zhǔn)確性。 需要指出的是，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DSP2812的AD精度是比較差的，一般情況之 下達(dá)不到12位精度，所以對(duì)于要求比較高的應(yīng)用場(chǎng)合，有必要采用外擴(kuò)AD。 圖5.5為dsp2812采樣的一個(gè)正弦周波。 圖 5.5 DSP采集到的正弦信號(hào) 5.5 關(guān)于鎖相功能的思考與實(shí)現(xiàn)45 簡(jiǎn)單地說(shuō)鎖相環(huán)是用于獲得與輸入信號(hào)同頻同相的信號(hào)，在基于DSP2812并網(wǎng) 逆變器的實(shí)現(xiàn)中，鎖相是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，是算法能不能實(shí)現(xiàn)的必須條件。如 果不能準(zhǔn)確

22、鎖相，那么一切基于鎖相的算法都不能很好的實(shí)現(xiàn)。本文的鎖相由過(guò) 零捕獲電路和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序構(gòu)成。將過(guò)零方波信號(hào)送給DSP2812捕獲引腳， 在程序中設(shè)置捕獲方式及相應(yīng)中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序里面復(fù)位指針，調(diào) 整算法所需的同步信號(hào)。需要指出的是，由于硬件電路不可避免會(huì)帶來(lái)過(guò)零點(diǎn)處 的毛刺，而毛刺會(huì)引起多次進(jìn)入中斷，造成并網(wǎng)的閃變，這是很危險(xiǎn)的，所以很 有必要在軟件中進(jìn)行濾波處理。一般的，毛刺進(jìn)入中斷的時(shí)間是比較短的，而且 發(fā)生在過(guò)零的地方， 兩個(gè)毛刺之間的計(jì)數(shù)時(shí)間是比較短的，所以可以通過(guò)進(jìn)入中 斷的計(jì)數(shù)值來(lái)來(lái)進(jìn)行濾除處理。 DSP的捕捉單元作為一種輸入設(shè)備，不占CPU的資源，可以與CUP并

23、行地捕捉 引腳上電平變化并記錄發(fā)生變化的時(shí)刻，替代了普通CPU的判斷和記錄功能，節(jié) 省了CPU的資源開(kāi)銷，同時(shí)捕捉單元具有兩級(jí)FIFO堆棧緩沖器，可以捕獲微妙級(jí) 的電平波動(dòng)。當(dāng)相應(yīng)的輸入引腳發(fā)生變化，引腳計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值裝載到2級(jí)深的 FIFO堆棧中。對(duì)于捕捉工頻信號(hào)而言，如果設(shè)置捕獲定時(shí)器的周期足夠大，那么 兩次捕獲中斷的計(jì)數(shù)值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為一個(gè)工頻信號(hào)的周期時(shí)間。通過(guò)這個(gè)時(shí) 間即可實(shí)現(xiàn)輸出pwm的頻率的控制，而進(jìn)入中斷之后，在中斷服務(wù)程序當(dāng)中，調(diào) 整正弦指針即可實(shí)現(xiàn)相位的控制。為正常進(jìn)入捕獲中斷，必須進(jìn)行如下寄存器的 設(shè)置： （1）初始化 CAPFIFOx，并清零適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)位。 （2）選擇

24、GP定時(shí)器的一個(gè)操作模式。 （3）如果需要，選擇GP定時(shí)器的比較寄存器或GP定時(shí)器的周期寄存器。 （4）正確設(shè)置CAPCONA或CAPCONB 圖5.6為通過(guò)捕獲單元捕捉到的的同步信號(hào)。其中上面的正弦信號(hào)為查表的信 號(hào)也就是捕捉信號(hào)，下面的信號(hào)為采集電網(wǎng)一相電壓的信號(hào)。 圖 5.6 DSP捕捉單元捕捉到的同步信號(hào) 5.6 數(shù)字 PI 控制器、PR 控制器 5.6.1 數(shù)字 PI 控制器的 DSP 實(shí)現(xiàn)46 PI控制因其可靠穩(wěn)定依然在現(xiàn)代工業(yè)控制中占有主導(dǎo)作用，傳統(tǒng)的PI控制是通 過(guò)模擬器件來(lái)搭建的，而數(shù)字PI的則通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)的，簡(jiǎn)單易行，便于修改，可 以以時(shí)域模型為基礎(chǔ)，然后通過(guò)差分方程將其離

25、散化，這樣就實(shí)現(xiàn)了模擬PI的數(shù) 字化了。 假定輸入是誤差函數(shù)、輸出函數(shù)是時(shí)，控制器的傳遞函數(shù)為： e t u t (5.6) 1 PI U sKs W s E ss 其中： 為比例放大系數(shù) PI K 為積分時(shí)間常數(shù) 由上式知時(shí)域表達(dá)式為： (5.7) 1 PIPI u tK e te t dtK e tKe t dt 其中：， PPI KK 1 I K 將上式離散化為差分方程之后，第拍輸出為： k 1 k PIsamPI i u kK e kK Te iK e kuk (5.8) 1 PIsamI K e kK Te kuk 式中，為采樣周期。 sam T 第拍為：兩式相減可得：1k 1 1

26、11 k PIsam i u kK e kK Te i (5.9) 11 PIsam u ku ku kKe ke kK Te k 由此可知增量式PI調(diào)節(jié)器的輸出可由上一拍的偏差和當(dāng)前次可以算出。 具體實(shí)現(xiàn)流程圖如圖5.7： 開(kāi)始 采樣 計(jì)算偏差 ref e kukuk 計(jì)算 1e ke ke k PI輸出： 1 outoutPI PIkPIkKe kK e k 1 ,1 outout e ke kPIkPIk 返回 uk 圖5.7 數(shù)字PI的流程圖 需要指出的是，需要對(duì)的輸出限幅以防止DSP計(jì)算溢出發(fā)生嚴(yán)重的后果。 5.6.2 數(shù)字 PR 控制器的 DSP 實(shí)現(xiàn) 與離散化數(shù)字PI控制器相似，

27、假定PR的誤差傳遞函數(shù)為： (5.10) 22 0 I P U sK s W sK E ss 對(duì)與諧振控制部分有： (5.11) 22 0 I R K s UsE s s 于是有： (5.12) 22 0 0 RRI s UsUsK sE s 化為微分方程之后有： (5.13) 2 0 0 RI utK e t R ut 由于采樣時(shí)間很短，將倒數(shù)部分用向前差分和向后差分的形式表示可得： (5.14) 1x kx k x (5.15) 2 212 1 x kx kx k x kx k x 利用上面的差分公式，整理為： (5.16) 2 0 1 ( )2(1)(2)1 1 RRRI ukukukK

28、e ke k 于是對(duì)于PR控制器就有： (5.17) ( ) PRPR uK e tuk 由以上離散化的成差分方程的形式，容易編寫(xiě)PR控制器的程序。 具體實(shí)現(xiàn)流程圖如圖5.8： 開(kāi)始 采樣 計(jì)算偏差 ref ekukuk 計(jì)算 1ekekek R輸出： 2 0 1 212 1 RoutRRIR UkUkUkKe k PR輸出： 1e ke k 返回 uk PRoutPRout Ukk e kUk 12 RoutRout UkUk 1 RoutRout UkUk 圖5.8 數(shù)字PR的流程圖 5.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖 5.9 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 圖 5.10 實(shí)驗(yàn)并網(wǎng)電流波形 圖5.9為逆變器的整體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，圖

29、5.10為并網(wǎng)逆變的電流波形，藍(lán)色為并網(wǎng) 電流的波形，紅色為電網(wǎng)電壓的波形，從實(shí)驗(yàn)波形可以看出，并網(wǎng)電流與電壓同 向，基本實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的功能。 5.8 本章總結(jié) 本章首先講述了用DSP如何實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)spwm波、svpwm波，開(kāi)環(huán)實(shí)現(xiàn)這兩種波 形是往后進(jìn)行閉環(huán)控制算法的基礎(chǔ)，同時(shí)本章又對(duì)如何用DSP產(chǎn)生定時(shí)滯環(huán)pwm作 出了簡(jiǎn)單介紹，定時(shí)滯環(huán)可以有效地降低開(kāi)關(guān)管的工作頻率，確保IGBT安全可靠 的運(yùn)行，定時(shí)滯環(huán)的波形產(chǎn)生需要采樣信號(hào)才可以進(jìn)行，而且對(duì)采樣信號(hào)的及時(shí) 性要求很高，其次對(duì)濾波電感的設(shè)計(jì)也因電流大小的不同而不同，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)， 并網(wǎng)電流越大，濾波電感值越小。接著，本章又講述了如何用dsp

30、實(shí)現(xiàn)片上AD的采 集，用片上AD進(jìn)行采集時(shí)，需要注意正確的設(shè)置寄存器，以確保AD的正確采樣。 對(duì)于鎖相部分，本章用的是簡(jiǎn)單的指針歸零的算法，在硬件和軟件中都進(jìn)行了濾 波，以防止多次過(guò)零帶來(lái)的閃變。在使用三角波進(jìn)行比較控制時(shí)，會(huì)用到工業(yè)中 的PI控制器，本文從PI控制器的傳遞函數(shù)入手，將其離散化，然后畫(huà)出了離散化之 后的方框圖，同樣的，對(duì)于PR控制而言，其離散的方法與PI的離散方法一致。有 了方框圖之后，數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)講不再是難事。最后本章給出了并網(wǎng)電流波形，其 電網(wǎng)與并網(wǎng)電流同相。 6.總結(jié)與展望 6.1 總結(jié) 光伏并網(wǎng)發(fā)電已成為世界熱點(diǎn)的問(wèn)題，其逆變器是光伏并網(wǎng)的核心組成部件， 控制算法直接影

31、響逆變器的性能，而算法的好壞在很大程度上取決于硬件本身， 不管是并網(wǎng)部分的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還是采樣電路都會(huì)對(duì)算法產(chǎn)生重大的影響，逆變器 要可靠運(yùn)行需要對(duì)硬件和軟件算法都應(yīng)該高度重視。本文主要做了下面幾個(gè)工作： （1）建立了光伏陣列模型，從模型的 PU 曲線來(lái)看，光伏陣列模型存在最 大功率點(diǎn)，然后本文在此基礎(chǔ)之上研究了最大功率點(diǎn)的跟蹤算法，提出了牛頓插 值算法，仿真表明該算法比傳統(tǒng)算法的跟蹤特性要好。 （2）本文對(duì)采樣和調(diào)理電路做出了理論分析，進(jìn)行了 mutisim 仿真，然后搭 建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)理論進(jìn)行了驗(yàn)證，給出了相應(yīng)的波形，從而驗(yàn)證了理論分析的 正確性。同時(shí)對(duì)于 IGBT 驅(qū)動(dòng)和保護(hù)部分做出了深

32、入分析，并搭建了相應(yīng)的保護(hù)電 路。 （3）本文對(duì)系統(tǒng)控制算法出了理論分析和 matlab 仿真，所采用的算法有滯環(huán) 控制和三角波比較控制控制，對(duì)于滯環(huán)控制而言，由于功率開(kāi)關(guān)管的限制，實(shí)驗(yàn) 中采用了定時(shí)滯環(huán)從而有效的降低了開(kāi)關(guān)管的比較次數(shù)；對(duì)于三角波控制而言， 本文分析了 L 型和 LCL 型濾波器的控制方案，對(duì)于直接采樣交流控制，靜止坐標(biāo) 系下面的控制以及同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下面的控制都做了相應(yīng)的理論分析。引入了比 例諧振控制器，實(shí)現(xiàn)了正弦量的零誤差跟蹤，對(duì)于 LCL 濾波器而言，避開(kāi)了同步 坐標(biāo)系下內(nèi)環(huán)解耦多個(gè)參數(shù)影響而帶來(lái)的不準(zhǔn)確性，從而有效的保證了控制精度。 （4）用 DSP2812 實(shí)現(xiàn)了開(kāi)

33、環(huán) SPWM 波和 SVPWM 波以及定時(shí)滯環(huán) PWM 波， 同時(shí)使用了 DSP 片上 AD 進(jìn)行了采集，用其捕獲單元實(shí)現(xiàn)了鎖頻鎖相，最后對(duì)閉 環(huán)控制器實(shí)現(xiàn)離散化，給出了相應(yīng)的流程圖。 6.2 展望 由于本人時(shí)間和能力有限，還有以下幾點(diǎn)需要去做好： （1）做好軟啟動(dòng)，由于本實(shí)驗(yàn)是基于負(fù)載并網(wǎng)，沒(méi)能很好地做到脫離負(fù)載并 網(wǎng)。 （2）算法的穩(wěn)定性方面，還有待完善，特別對(duì)于直接電流控制而言，需要思 考如何減少逆變器輸出的直流分量，對(duì)于 LCL 的控制需要進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。 （3）孤島保護(hù)方面，還未成涉及到，但對(duì)于并網(wǎng)逆變器這是不可或缺的部分。 參考文獻(xiàn) 1趙爭(zhēng)鳴，劉建政，孫曉瑛，等.太陽(yáng)能光伏發(fā)電及

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