隨著全球能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴重，開發(fā)利用清潔的可再生能源勢在必行。太陽能是當前世界上最清潔、最現(xiàn)實、大規(guī)模開發(fā)利用最有前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關(guān)注，而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢，必將得到快速的發(fā)展。此外，高性能的數(shù)字信號處理芯片(DSP)的出現(xiàn)，使得一些先進的控制策略應用于光伏并網(wǎng)逆變器成為可能。本論文就是在此背景下，對太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心器件并網(wǎng)逆變器進行了較為深入的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的兩個核心部分是太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)控制和光伏并網(wǎng)逆變控制。 首先，本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進行介紹，詳細分析太陽能電池工作的等效電路和數(shù)學模型。 其次，本文對幾種傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制算法進行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設計采用改進的間歇掃描法來實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池的最大功率輸出，以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點跟蹤速度。 再次，針對既可獨立運行又可并網(wǎng)運行的單相光伏逆變器，本文采用有效值外環(huán)、瞬時值內(nèi)環(huán)的控制方法，既保證了逆變器輸出的靜態(tài)誤差為零，又保證了逆變器良好的輸出波形。給出了同時滿足獨立和并網(wǎng)兩種運行模式的輸出濾波器結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的計算過程，并通過仿真和實驗驗證了設計的合理性。 隨后，詳細討論了并網(wǎng)過程中的軟件鎖相環(huán)技術(shù)，對鎖相環(huán)電路的組成、工作原理進行了研究，實驗結(jié)果表明此方法可靠有效，能使逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓完全同相，達到功率因數(shù)為1的目的。 最后，采用TI公司的TMS320LF2407A作為主控芯片，研制完成1.5kW實驗樣機，分別得出了獨立運行和并網(wǎng)運行時的實驗結(jié)果，結(jié)果表明，所采用的控制策略和設計的硬件電路能夠滿足設計要求，系統(tǒng)可安全、穩(wěn)定運行。
標簽： 太陽能光伏 分 并網(wǎng)發(fā)電
上傳時間： 2013-05-18
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近年來隨著能源短缺和供電設備對供電電源的性能和可靠性要求的提高，逆變電源并聯(lián)運行技術(shù)得到了大力發(fā)展。在逆變電源并聯(lián)技術(shù)中，最重要的是如何限制模塊間的環(huán)流，并使并聯(lián)模塊最終達到同步運行。傳統(tǒng)方法被證明已經(jīng)不能滿足要求，隨著DSP數(shù)字信號處理器運算速度越來越快，將DSP應用到逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)中已經(jīng)成為一種趨勢。本文在比較了國內(nèi)外的并聯(lián)系統(tǒng)控制策略的基礎(chǔ)上，提出了將工業(yè)自動化領(lǐng)域熱門的現(xiàn)場CAN總線技術(shù)引用到系統(tǒng)中，實現(xiàn)了真正的分布式控制和并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的智能化，提高了實際運行中系統(tǒng)的可靠性。在研究和分析了單臺三相逆變電源的數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，設計了基于SVPWM調(diào)制和電壓閉環(huán)反饋控制的三相逆變電源，作為并聯(lián)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在并聯(lián)運行技術(shù)的研究中，重點分析了并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流特性，電壓特性和功率特性，提出了一種基于CAN總線的功率均分控制策略。仿真結(jié)果證明，這種方法對于環(huán)流的抑制和并聯(lián)模塊的同步運行是行之有效的。針對并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)，本文設計了CAN總線的接口電路和相應的通信模塊，并在DSP上實現(xiàn)，確保了在并聯(lián)運行過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蛯崟r性。最后在TMS320LF2407平臺上，給出了逆變器控制和并聯(lián)相關(guān)的硬件電路和軟件流程圖，并用MATLAB對本文涉及到的關(guān)鍵算法進行了仿真分析，給出了相應的波形。
上傳時間： 2013-06-08
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在能源枯竭環(huán)境污染日益嚴重的今天，光伏發(fā)電結(jié)合其自身的特點，日益得到各國的重視并將成為各國競向發(fā)展的熱點。而光伏并網(wǎng)發(fā)電又是光伏利用中的發(fā)展趨勢，基于此，本文對單相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行了研究，并設計了一臺1.5KW的單相光伏并網(wǎng)裝置。在對主電路拓撲、MPPT、防孤島效應、逆變并網(wǎng)控制方法詳細分析的基礎(chǔ)上，選用了一種雙重BOOST前級電壓匹配、后級全橋逆變的非隔離型的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有前級DC/DC變換控制簡單、中間直流母線電壓波動小、效率高、體積小等優(yōu)點。MPPT采用后級實現(xiàn)方式；防孤島效應采用有被動和主動兩種方式；逆變并網(wǎng)控制是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，其功能作用是把前級的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電與電網(wǎng)并聯(lián)，并使其輸出電流為單位功率因數(shù)、總諧波畸變率小于5％，本文對各種逆變并網(wǎng)控制策略分析比較的基礎(chǔ)上，采用了帶有電網(wǎng)電壓前饋補償?shù)乃矔r電流控制方式來實現(xiàn)。系統(tǒng)整體以UC3875和TMS320LF2812為控制核心，前級有UC3875進行雙環(huán)控制直流母線電壓，后級最大功率跟蹤、防孤島效應、逆變并網(wǎng)、并聯(lián)通訊及故障保護有TMS320LF2812來實現(xiàn)。本文總體工作包括詳細的理論分析、主電路設計、軟件及硬件電路的設計、調(diào)試及實驗波形分析等。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著社會的發(fā)展以及能源、環(huán)保等問題的日益突出，純電動汽車以其零排放，噪聲低等優(yōu)點越來越受到世界各國的重視，被稱作綠色環(huán)保車。作為發(fā)展電動車的關(guān)鍵技術(shù)之一的電池管理系統(tǒng)(BMS)，是電動車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。本課題配合“基于開關(guān)磁阻電機的電動汽車的研制”，研制適用于純電動汽車的電池管理系統(tǒng)。 電池管理系統(tǒng)直接檢測及管理電動汽車的儲能電池運行的全過程，包括電池基本信息測量、電量估計、單體電池間的均衡、電池故障診斷幾個方面。 本論文主要工作是研制適用于純電動汽車的蓄電池管理系統(tǒng)。研究鉛酸蓄電池二階模型的建立與剩余容量的卡爾曼濾波估算方法。分析鉛酸蓄電池的基本工作原理和影響蓄電池組剩余容量SOC(state of charge)的主要因素。 介紹了基于DSP2407的蓄電池組控制器的硬件平臺，完成DSP小系統(tǒng)、電池數(shù)據(jù)采集電路、信號調(diào)理電路、CAN總線相關(guān)電路等硬件電路設計、調(diào)試、完善。獨立完成系統(tǒng)所有軟件設計，包括：主程序設計，電池基本信息檢測子程序設計，電池剩余電量卡爾曼濾波估算程序設計，電池狀態(tài)檢測子程序設計，CAN收發(fā)子程序設計，EEPROM讀寫子程序設計。 最后，在電動汽車上搭建實驗平臺，將鉛酸蓄電池組與設計的軟硬件系統(tǒng)聯(lián)合進行調(diào)試、試驗。測得了相關(guān)數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果表明，本文介紹的電池管理系統(tǒng)硬件電路可靠、經(jīng)濟、抗干擾能力強。可以實現(xiàn)：電池電壓、電流、溫度的模擬量采集；剩余電量的計算和電池狀態(tài)的判斷；實時顯示，故障時報警等BMS相關(guān)功能。
標簽： 純電動汽車 電池管理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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當今世界，環(huán)境污染嚴重，能源出現(xiàn)危機，機動車輛排氣污染已占城市大氣污染的很大比重，電動汽車作為無污染交通工具，在市場上具有很大的優(yōu)越性。而電動汽車充電技術(shù)也在不斷發(fā)展，不斷優(yōu)化。奧運臨近，我國為把2008年北京奧運會辦成真正的綠色奧運，將在奧運村及北京很多范圍內(nèi)使用電動汽車。本論文針對2008北京奧運會用電動汽車，對其充電電源進行了系統(tǒng)的研究設計。本文提出了以零電壓零電流(ZVZCS)全橋軟開關(guān)變換器為主拓撲的充電電源系統(tǒng)，實現(xiàn)了較高功率因數(shù)與高效率的充電設備。文中首先總結(jié)了電動汽車充電電源的研究現(xiàn)狀和充電控制策略，進行了多種全橋軟開關(guān)拓撲比較，最終選擇采用副邊簡單輔助電路的ZVZCS變換器拓撲，該拓撲使用一個電容和兩個二極管構(gòu)成副邊輔助電路，無需有損元件和有源開關(guān)器件，輔助電路構(gòu)成簡單，控制方法簡單，能很好的實現(xiàn)主開關(guān)器件的ZVZCS，也能嵌位副邊整流電壓。以可靠性為大前提，對充電電源進行了參數(shù)設計。另外，本文針對輕載情況下，超前臂不能實現(xiàn)零電壓開通的問題，對變換器進行了改進，實現(xiàn)了全負載范圍的軟開關(guān)。實驗結(jié)果驗證了該拓撲應用于電動汽車充電電源的可行性。
上傳時間： 2013-07-13
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由于世界能源危機的日益嚴重和全球環(huán)境的不斷惡化，大規(guī)模開發(fā)清潔可再生能源成為當前能源戰(zhàn)略的主要方向。太陽能作為當前世界上最清潔、最現(xiàn)實、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一，得到了各界的廣泛關(guān)注。在太陽能的利用中，光伏發(fā)電并網(wǎng)又是其主要發(fā)展方向之一。 由于光伏產(chǎn)業(yè)界目前還沒有統(tǒng)一的標準，又因為功率等級及應用場合的不同，使各種拓撲結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)變流器都得以嘗試使用。本文就是在此背景下，對當前使用的各類光伏并網(wǎng)變流器的拓撲結(jié)構(gòu)和控制方法進行比較，并結(jié)合光伏并網(wǎng)系統(tǒng)實際應用中暴露的主要缺陷，從適應光伏陣列輸出特性和提高系統(tǒng)整體的可靠性兩方面入手，提出Z-source變換器結(jié)合PWM整流器的拓撲結(jié)構(gòu)。 文章首先介紹了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中并網(wǎng)變流器的三種隔離回路方式，及應用于小功率和中大功率場合的不同主電路拓撲結(jié)構(gòu)及控制策略，比較其優(yōu)缺點，提出了Z-source變換器結(jié)合PWM整流組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)。這種拓撲結(jié)構(gòu)可以減小系統(tǒng)中電解電容的體積容量，并解決由太陽能電池板輸出電壓大范圍變化所帶來一系列問題，同時可以在一定程度上改善系統(tǒng)的可靠性問題。其次，文中分析介紹了Z-source變換器的工作原理，對比了三種升壓控制的實現(xiàn)方式和性能差異，并簡述了逆變器的三種SPWM電流控制策略及其優(yōu)缺點。最后，結(jié)合整體系統(tǒng)需要，將Z-source變換器的升壓控制與PWM整流器的并網(wǎng)控制融合，提出完成逆變并網(wǎng)功能和最大功率點跟蹤的控制思想。 根據(jù)上述分析和研究，選定整體光伏系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和控制方案。詳細闡述了系統(tǒng)硬件部分的設計計算，提供了系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)計算、元件選型和控制電路的設計的詳細說明，并完成了主電路硬件的制作。根據(jù)空間狀態(tài)方程法對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行仿真建模，仿真模型包括主電路拓撲及各控制子模塊，文中簡要說明各控制模塊的功能，給出仿真結(jié)果并進行分析。驗證該系統(tǒng)可以較好的實現(xiàn)本文提出的控制方案所應完成的各項功能，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，性能良好。
上傳時間： 2013-07-12
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光伏發(fā)電是集開發(fā)可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境于一體的重大課題，有巨大的經(jīng)濟、社會效益和學術(shù)研究價值。 本文首先介紹了3kW光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)。3kW光伏并網(wǎng)逆變器采用兩級式結(jié)構(gòu)，主電路由前級Boost變換器和后級的單相逆變橋組成。控制部分以DSP(DSP56F803)為核心，實現(xiàn)了光伏陣列最大功率點的跟蹤控制，以及產(chǎn)生與電網(wǎng)壓同頻同相的正弦電流，實現(xiàn)并網(wǎng)的功能。本文重點對逆變器系統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制進行研究。 針對基于外特性建立的光伏陣列模型雖然簡單、參數(shù)易解，但精度低的問題，本文建立了基于物理特性的光伏陣列模型，并考慮光照強度、環(huán)境溫度對光伏陣列的影響，模型參數(shù)與實際參數(shù)嚴格對應。將幾種最大功率點跟蹤算法應用于所建立的光伏陣列模型使用MATLAB進行仿真，分析仿真結(jié)果，比較各種算法的優(yōu)缺點，總結(jié)出每種算法所適用的環(huán)境，并給出了最大功率點跟蹤控制在并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的實現(xiàn)策略。 設計了適用于額定功率為100W的光伏陣列最大功率點跟蹤的Boost電路，分別給出了利用PIC單片機16F873實現(xiàn)擾動觀察法和增量電導法的程序流程圖，實現(xiàn)了這兩種算法控制下光伏陣列的最大功率點跟蹤，并分析了兩種算法的跟蹤性能。
標簽： 3kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：fudong911
太陽能資源具有可持續(xù)發(fā)展和綠色能源兩大優(yōu)勢，太陽能發(fā)電作為一種太陽能資源的利用方式正逐漸受到各國重視，其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最具理論意義和實用價值。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其硬件研制和控制算法研究是光伏并網(wǎng)領(lǐng)域的熱點課題。本論文在充分研究近年來光伏發(fā)電領(lǐng)域重要研究成果的基礎(chǔ)上，設計了一個5kW的三相光伏并網(wǎng)逆變器，并在硬件設計、控制算法研究和仿真方面進行了深入探討。 該三相光伏并網(wǎng)逆變器由前級的DC-DC直流變換電路和后級的DC-AC三相并網(wǎng)逆變電路組成。其中，DC-DC電路采用多支路并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各支路均采用獨立的最大功率點跟蹤控制，解決了各支路間功率不匹配問題，可應用于光伏與建筑一體化系統(tǒng)中；DC-AC電路采用三相PWM整流器電路結(jié)構(gòu)和空間電壓矢量控制方法，提高了直流電壓利用率，減小了注入電網(wǎng)的諧波。本文在分析三相光伏并網(wǎng)逆變器電路工作原理和控制算法的基礎(chǔ)上，采用計算機仿真驗證了控制算法的可行性，并討論了在不同電壓范圍內(nèi)，三相光伏并網(wǎng)逆變器的工作特點及相應控制算法。 本文從檢測與保護電路設計，電源電路設計，主電路參數(shù)選擇等方面討論了該逆變器的硬件設計方法，并進行仿真、調(diào)試，驗證了模擬電路設計的正確性，為類似結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)逆變器提供了硬件設計參考。
標簽： 5kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-05-18
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當前社會的發(fā)展與能源、環(huán)保等問題的日益突出。混合動力電動汽車以其低排放，噪聲小，節(jié)能等優(yōu)點越來越受到世界各國的重視。為了改善電動汽車的動力性和能量利用率，動力蓄電池的電壓越來越高，需要配備專門的系統(tǒng)來管理高壓系統(tǒng)的安全。 根據(jù)混合動力結(jié)構(gòu)特點和高壓電路特性，在分析及其常用蓄電池工作原理及運行原理使用條件的基礎(chǔ)上，本課題以MH-Ni電池作為研究對象，分析了MH-Ni電池的工作原理、電池的電壓、電流和溫度特性，提出電動車電池組高壓控制的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測電動汽車高壓電系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)及檢測高壓的工作情況。 本課題主要完成以下幾點工作內(nèi)容：對電池進行預充電，檢測其外部是否漏電；檢測電池內(nèi)部是否絕緣；對電池進行故障檢測。通過對外部負載進行預充電，防止電池外部電路漏電或短路，減少電池箱故障，延長電池模塊的使用壽命；通過對電池箱內(nèi)部絕緣狀態(tài)檢測，防止電池因絕緣電阻低下而影響系統(tǒng)工作，發(fā)生不安全事故；通過診斷系統(tǒng)能實現(xiàn)電池故障和隱患的早期預報，從而能有效地增加電動車電池組的續(xù)駛里程及無故障工作時間、饅維護工作量降到最低。 基于選定的電動車電池管理系統(tǒng)(BMS)，針對外部負載進行預充電和電池箱內(nèi)部絕緣狀態(tài)檢測，本文研究和提出安全條件的判定規(guī)則，實現(xiàn)電動車電池管理系統(tǒng)(BMS)中安全保障功能。仿真實驗表明，本文設計的高壓電安全測試系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電動汽車電池高壓系統(tǒng)的安全實施管理。
上傳時間： 2013-06-22
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隨著市場經(jīng)濟和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊藏豐富等優(yōu)點逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置，是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本文以實際項目為背景，詳細地分析了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源的研制過程。論文的主要工作如下： 首先，概述了光伏發(fā)電的意義以及我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景；介紹了本課題的來源及其主要研究的內(nèi)容；分析了三相逆變器的數(shù)學模型；總結(jié)了三相逆變器的各種抗三相不平衡的拓撲結(jié)構(gòu)，從中選擇了三相四橋臂作為逆變電源的主電路結(jié)構(gòu)；對四橋臂的各種抗三相不平衡控制策略進行了比較，具體分析了二維空間矢量法的原理，考慮到實際的軟硬件條件的限制，對該方法提出了進一步簡化應用的方案。 接著，根據(jù)項目指標，研制了30kVA三相光伏逆變電源樣機的主電路；采用了獨立運行時為LC結(jié)構(gòu)，并網(wǎng)運行時為LCL結(jié)構(gòu)的濾波模式，并總結(jié)了濾波器參數(shù)設計的步驟，給出了濾波器的相關(guān)參數(shù)；獨立地設計和研制了以TMS320F2812芯片為核心的主控板，以及液晶顯示、保護、采樣、鎖相等控制電路，并總結(jié)了印制電路板設計中需要注意的事項。 隨后，介紹了DSP的編程環(huán)境：詳細地分析了顯示鍵盤程序、七段式的電壓空間矢量PWM程序以及相關(guān)的主程序和中斷程序并給出了流程圖；總結(jié)了編程注意事項；構(gòu)思了光伏逆變電源并網(wǎng)運行的整個過程；具體地說明了鎖相環(huán)和捕獲單元的應用方法；概述了孤島效應的產(chǎn)生與防治。 最后，設計了獨立運行時的MATLAB仿真試驗，在閉環(huán)中采用了最大誤差控制法，取得了良好的仿真效果，并在此基礎(chǔ)上，進行了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源樣機的安裝，順利完成了獨立運行的調(diào)試，并給出了實驗波形。
標簽： 三相 光伏并網(wǎng) 逆變電源
上傳時間： 2013-07-02
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