基于DSP的三相光伏并网发电系统的设计.PDFVIP

1 基于 DSP的三相光伏并网发电系统的设计 郭会娜，黄洪全 （广西大学电气工程学院，广西 南宁 530004） 摘要：光伏并网发电是光伏电源的发展方向，代表了21世纪最具有吸引力的能源利用技术。 本文首先阐述了光伏并网发电的基本原理，提出了三相光伏并网发电系统的设计方案，并以 TI公司的TMS320F2812 DSP控制器为控制核心，介绍了硬件和软件的的设计思想。 关键词：光伏并网；逆变器 ；DSP；最大功率点跟踪 Design of Three Phase Photovoltaic Grid Generation System Based On DSP Guo Hui-na, Huang Hong-quan (Electrical Engineering Department, Guangxi University, Nanning 530004, China) Abstract: Photovoltaic grid generation is the development direction of photovoltaic power supply, representing the most attractive energy utilization technology in 21st century. This paper first elaborates the basic principle of photovoltaic grid generation, introduces the scheme of three phase photovoltaic grid-connected power, and then introduced the design concept of hardware and software based on TMS320F2812. Key words: photovoltaic grid；inverter；DSP；MPPT 1、引言 现在生态环境日益恶化，能源危机日益严 重。太阳能光伏发电是一种既洁净又无污染的巨 量可再生能源。“光伏发电”是将太阳光的光能 直接转换为电能的一种发电形式。因此，最近几 十年越来越得到大家的青睐，发达国家掀起了发 展光伏并网系统的高潮，太阳能的光伏利用得到 了迅猛的发展，特别是发展“屋顶光伏并网系 统”。因此，不论是从社会走可持续发展还是从 保护生态环境来说，发展太阳能都具有重大意 义。 中国同样不例外，面临着能源危机和生态环 境恶化重大问题。而且，中国人口众多，需要更 多的能源。可喜的是中国是拥有太阳能资源丰富 的国家之一，因此中国急需大力发展太阳能。我 国 2005年颁布了《可再生能源法》，极大的促进 了我国新能源和可再生能源的发展进程。现在中 国的太阳能光伏发电主要以特殊应用领域和边 远无电地区为主，其中光伏发电技术在边远无电 地区迅速推广，分别在甘肃、新疆、青海和西藏 等地建立了光伏发电电力设施。“掌握了未来的 能源就掌握了人类未来的命运”，光伏发电的时 代正在向我们走来。 【1】 2、主电路结构及工作原理 光伏发电应用首先解决的是怎样将太阳辐 射能转换为电能。太阳能光伏电池发电的原理是 光生伏打效应，它是一种能将太阳辐射能转换为 电能的转换器件。由若干个这种器件组装成光伏 电池组件，再根据需要将若干个组件组合成光伏 阵列、并与储能，测量、控制、逆变等装置相配 套，即构成光伏发电系统。光伏发电根据运行方 式分为离网运行和并网运行两种方式。 其主电路结构如图 1所示。其基本原理是光 伏阵列将接收到的太阳能转换为直流电源，然后 经过直流滤波后经过逆变器变为交流电，其基波 为正弦波，经过电感滤波后，并入电网，其并入 电流的频率和相位与电网电压同频同相。光伏并 网逆变器采用电压源输入、电流源输出的控制方 式。输出电流的控制方式是采用电压控制为外 环、电流控制为内环的双环控制。 图 1中，C1、C2和 R1、R2串并联的作用 是为了稳定直流高电压和直流滤波。其中，R1、 R2 为放电电阻。IGBT 管 V1~V6 和二极管 D1~D6 组成三相全桥逆变器，实现了直流电能 到交流电能的转换。电感 L1~L3 的作用是交流 滤波。 2 光 伏 阵 列 K C1 C2 + + R1 R2 V1 V2 V3 V4 V5 V6 L1 L2 L3 电网D1 D2 D3 D4 D5 D6 图 1 三相光伏并网发电系统的主电路结构 虽然太阳能资源非常丰富，但要获得太阳能 还要考虑很多因素，例如受昼夜、晴雨、季节等 的影响。因此，当光伏阵列的发电量不仅能供负 载用电量时，而且还有剩余的电能，则剩余