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随着科学技术和经济的飞速发展,能源的消耗量日益剧增,导致环境污染加剧,能源紧缺问题越来越突出。太阳能作为一种新的绿色可再生能源已经引起世界很多国家的关注,并研发出光伏发电系统,将太阳能转换为电能供我们使用,这对解决能源和环境问题具有现实意义。
本文在综合分析国内外光伏发电技术的发展现状和光伏发电系统工作原理的基础上,针对目前出现的光伏电池经常工作在非最大功率输出状态;蓄电池组的充放电控制方式有待改进,需采取相应的保护措施延长其使用寿命;通过改进控制方案,光伏逆变器工作效率仍有提高的空间等问题,选择以TI公司的DSP TMS320F2812作为控制器,研究了独立光伏发电数字控制系统的总体设计。
首先,在分析市场上现有光伏电池输出特性和工作状态影响因素的基础上,得出实现最大功率跟踪的实时性是提高转换效率的最佳方法,提出了新的方法--改进的扰动观察法,同时在变化的负载和光伏电池之间设计了一种时变的匹配关系,由开关模式的Boost变换电路,结合最大功率跟踪新方法,通过脉宽调制控制来实现,这保证了光伏电池不受周围环境以及负载变化的影响始终工作在最大功率点。
继而,在比较目前应用广泛的蓄电池充电方式的基础上,选择对蓄电池损害最小的三阶段充电方式,同时采取了相应的保护措施,并且通过对Boost变换电路的脉宽调制来实现蓄电池充放电控制和保护。
然后,为了提高光伏逆变器的工作效率,将硬件电路结构分为三部分,首先通过对升压电路的脉宽调制获得稳定的直流母线电压;然后对三相全桥逆变电路采用SVPWM脉宽调制技术和双闭环控制方案使其输出理想的三相电压;最后经LC低通滤波器滤除高次谐波得到标准的三相正弦交流电。软件设计包括最大功率跟踪的控制算法,蓄电池充放电控制算法,逆变电路双闭环控制算法以及SVPWM的实现算法等,使逆变器高效、快速、稳定的工作,输出理想的三相交流电。