基于TMS320F2812的光伏发电系统设计与实现论文.doc

基于TMS320F2812的光伏发电系统设计与实现毕业论文 目 录 第一章 绪论 1.1 课题的研究背景及意义 1.2 光伏发电在国内外的研究现状 1.2.1 国内光伏发电的现状及前景 1.2.2 国外光伏发电的现状及前景 1.3 本文所做的主要工作 第二章 光伏并网发电系统的结构和基本原理 2.1 光伏并网发电系统的组成 2.1.1 光伏列阵 2.1.2 光伏并网逆变器 2.2 光伏并网发电系统MPPT控制策略 2.2.1 光伏列阵输出特性 2.2.2 MPPT控制方法 2.3 逆变器的控制策略研究 2.3.1 电流跟踪控制策略 2.3.2 电压跟踪控制策略 2.3.3 双环控制策略 第四章 两级式单相光伏并网系统的设计及工作原理 3.1 系统的总体方案 3.2 光伏并网发电系统的工作原理 3.2.1 前级（DC/DC）电路的工作原理 3.2.2 后级（DC/AC）电路的工作原理 3.3 主电路的设计 3.4 控制电路的设计 3.4.1 TMS320F2812的介绍 3.4.2 数字PI调节器的设计 第三章 光伏并网发电系统仿真建模 4.1 光伏列阵模块仿真 4.2 MPPT模块仿真 4.3 PWM波形成模块仿真 4.4 逆变器控制模块仿真 4.5 逆变器跟踪电网控制模块仿真 第五章 总结与展望 5.1 总结 5.2 展望 参考文献 绪论 课题的研究背景及意义 能源是人类社会存在与发展的重要物质基础。目前的世界能源结构是以煤炭、石油、天然气等化石能源为主体的结构。而化石能源是不可再生的资源，大量耗用终将枯竭，并且在生产和消费过程中有大量的污染物排放，破坏生态与环境。为保证人类稳定、持久的能源供应和保护地球的生态环境，必须优化能源结构，减少化石能源的耗用，大力开发利用清洁、干净的新能源和可再生能源。20世纪中叶以来，世界各国都在纷纷采取措施提高能源效率和改善能源结构，以解决这一与能源消费密切相关的重大环境问题，称之为能源效率革命和清洁能源革命[1]。太阳能作为一种巨量的可再生能源，每天到达地球表面的辐射能量相当于数亿万桶石油燃烧的能量。开发和利用丰富、广阔的太阳能，可以对环境不产生或产生很少污染，太阳能既是近期急需的能源补充，又是未来能源结构的基础。不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从特殊用途解决现实能源供应问题出发，开发利用太阳能都具有重大战略意义。 在现代社会所有的动力资源中，电能使用最方便，使用范围最广泛。电能的生产一般伴随二氧化碳、二氧化硫气体排放，前者是地球温室效应气体，后者是酸雨的成因，两者对环境危害都很大。目前各种发电方式的碳排放率（g碳/（kW·h））：煤发电为275，油发电为204，天然气发电为181，太阳能热发电为92，太阳能光伏发电为55，波浪发电为41，海洋温差发电为36，潮流发电为35，风力发电为20，地热发电为11，核能发电为8，水力发电为6[1]。由上述可见，以太阳能为代表的新能源和可再生能源是保护人类赖以生存的地球生态环境的清洁能源；它将逐渐减少和替代化石能源的使用，它的广泛应用是保护生态环境，走经济社会可持续发展的必经之路。 光伏并网发电即将太阳能转化为电能馈送给电网，具有无枯竭危险；清洁、安全、无噪声：应用范围广，不受资源分布地域的限制；易安装，易运输，建设周期短：供电系统工作可靠等优点，其在缓解能源危机以及保护环境等方面都具有重大意义。目前，欧洲、美国、日本大规模推广光伏并网发电的“屋顶计划”，一方面以逐步取代终将枯竭的常规化石能源；另一方面避免人类的生存环境继续恶化[2]。我国也正在进行西部太阳能发电工程，以改善西部生存条件和投资环境，促进西部经济发展。 光伏发电在国内外的研究现状 国内光伏发电的现状及前景 中国的光伏发电市场目前主要用于边远地区农村电气化、通信和工业应用以及太阳能光伏商品，包括太阳能路灯、草坪灯、太阳能交通信号灯以及太阳能景观照明等。由于成本很高，并网光伏发电目前还处于示范阶段。光伏产业包括多晶体硅原材料制造、硅锭/硅片生产、太阳电池制造、组件封装和光伏系统应用等，还有一些与整个产业链相关联的产业，如各环节的专用材料制造、专用设备制造，专用检测设备制造以及光伏系统平衡部件制造等。 2002年，国家计委启动“西部省区无电乡通电计划”，通过光伏发电和小型风力发电解决西部七省区（西藏、新疆、青海、甘肃、内蒙古、陕西和四川）700多个无电乡的用电问题，光伏用量达到15.5MWp。该项目大大刺激了光伏工业，国内建起了几条太阳电池的封装线，使太阳电池的年生产量迅速达到100MWp（2002年当年产量20MWp）。 为促进我国太阳能光伏发电产业的发展，实现可再