DSP的聚光光伏发电自动跟踪系统的设计

基于 DSP的聚光光伏发电自动跟踪系统的设计作者 孙环阳 ， 黄筱调 ， 裴亮 ， 洪荣晶 ， SUN Huanyang， HUANG Xiaodiao， PEI Liang ，HONG Rongjing作者单位 南京工业大学机械与动力工程学院 ,江苏南京 ,210009刊名 机床与液压英文刊名 MACHINE TOOL HYDRAULICS年，卷 期 2009， 372引用次数 0次参考文献 6条1. 孙茵茵 自适应复精度太阳跟踪平台 20052. 张宝星 太阳能利用的跟踪与聚集系统研究 [学位论文 ] 20063. 谢宝昌 . 任永德 电机的 DSP控制技术及其应用 20054. 阎勤劳 . 邢作常 基于 DSP的永磁同步电动机伺服系统的设计 [期刊论文] -微计算机信息 2006025. 王晓明 . 王玲 电动机的 DSP控制 --TI 公司 DSP应用 20046. 李继堂 . 刘凤春 矢量控制永磁同步电机的 MATLAB仿真 200608相似文献 10条1.学位论文 戴靖 光伏发电并网控制技术 2007相对于其他绿色能源来说，光伏发电并网可以将太阳能方便的转换成电能并入电网提供给用户使用，于是在电能广泛应用的今天，对光伏发电并网技术的研究具有重要意义。本文介绍了光伏发电并网的发展现状、关键技术和研究热点；讨论研究了功率变换电路的拓扑形式，并且根据实际情况，本文选择了带变压器的单级式全桥带逆变结构。对于控制技术的研究是本文的重点。通过对相位跟踪方法的研究，最终采用软件锁相环技术来进行并网相位跟踪控制；分析了多种最大功率点跟踪方法，着重研究了扰动观察法的算法，并采用此方法来实现了最大功率点跟踪控制；论述了孤岛检测与保护技术的意义及控制策略，用电压频率检测法完成了孤岛检测与保护。最后，根据以上的研究工作，设计制作了基于 DSP控制的 100Wp光伏发电并网样机，通过详细具体的实验，包括相位跟踪试验、最大功率跟踪试验、孤岛保护试验，验证了系统的可行性和可靠性，为以后的研究工作建立了重要的基础。2.期刊论文 孙奇 基于 DSP的光伏并网发电系统的设计 - 科技信息 2010,““1光伏并网发电是太阳能光伏发电应用发展的趋势 , 提高转换效率和降低成本是先伏发电技术发展的关键 . 本系统采用国内外先进的 DSP数字处理芯片TMS320F28027,在增加少量外围电路的基础上 , 能够使整个系统的效率得到很大提高 , 降低能量损耗.3.学位论文 王英 基于 TMS320LF2401 DSP的光伏并网发电系统的设计 2007光伏并网发电是太阳能光伏发电应用发展的趋势，提高转换效率、降低成本是光伏发电技术发展的关键。本文是研究基于 TMS320LF2401 DSP芯片控制的并网发电系统，详细介绍了该系统的逆变电路、控制电路等硬件电路的设计及控制方法的选择。并网逆变器是光伏并网发电系统的重要组成部分，该电路是采用全桥逆变电路，将太阳能电池板输出的直流电压转换成频率为 50Hz的正弦电压，再经过电感滤波器和工频变压器将其转换为 220V/50Hz的标准正弦波电压并入电网。控制电路的核心是采用 TI公司的数字信号控制器 TMS320LF2401芯片，采用 SPWM控制方式，利用 DSP丰富的外围电路和强大的功能实现并网系统的控制和相应的保护功能等。实现了电路结构简单，成本低，工作效率高，可靠性强，稳定性好，并且能够有效地抑制了电压波形中的高次谐波成分等性能。同时，具有最大功率点跟踪和反孤岛效应等功能。通过样机测试，本系统输出稳定的 220V/50Hz正弦交流电压。同时，实现了系统输出的并网电流顺利跟踪电网电压，谐波含量小，动态响应快等性能。4.学位论文 周廷 PWM光伏逆变电源 DC-DC电路及最大功率点跟踪技术的研究 2006当前世界能源短缺以及环境污染问题日益严重，这些问题迫使人们改变能源结构，寻找新的替代能源。可再生洁净能源的开发愈来愈受到重视，太阳能以其经济、清洁等优点倍受青睐，其开发利用技术亦得以迅速发展，而光伏发电成为其中重要的研究领域。本文针对可独立工作和并网运行的光伏发电逆变电源的 DC-DC变换器，主要围绕高频链开关技术推挽正激电路拓扑、光伏电池最大功率点跟踪 MPPT算法展开研究，对 DC-DC部分主电路的设计、 DSP数字化控制电路的设计实现作了详细叙述，最终制作完成试验样机。本论文首先概述了课题的研究背景及意义，简单介绍了主要研究内容。 接着分析了基于高频链开关技术的推挽正激电路的拓扑结构和工作原理，详细介绍了高频变压器的设计及主电路元器件的选取、滤波器参数的估算。 随后具体阐述了 DC-DC部分的控制思路，分别介绍了主控制电路、检测保护电路、隔离驱动电路、键盘显示电路的设计原理以及控制软件的编程实现。 再有通过对光伏电池输出特性的分析，针对光伏电池的数学模型和推挽正激拓扑的传递特性，在传统导纳微分算法的基础上提出了只需测量一个变量即可实现最大功率点跟踪的算法，设计光伏电池最大功率点控制器，并仿真验证了算法的正确性。 最后制作完成试验样机，调试得到实验波形。5.会议论文 郭会娜 . 黄洪全 基于 DSP的三相光伏并网发电系统的设计 2008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。6.期刊论文 王英 . WANF Ying基于 DSP的光伏并网发电系统的设计 - 烟台职业学院学报 2008,143光伏并网发电是太阳能光伏发电应用发展的趋势 , 提高转换效率、降低成本是光伏发电技术发展的关键 . 基于 TMS320LF2401 DSP芯片控制的并网发电系统 , 有效地提高了逆变器的效率 , 降低能量损耗.7.学位论文 姜子晴 单相光伏发电并网系统的研究 2008针对当前能源紧张的局面，太阳能作为绿色能源越来越受到世界各国的重视。光伏发电是太阳能利用的主要形式，具有广阔的发展前景，光伏发电系统并入电网是太阳能利用的必然趋势。本文主要对并网系统的拓扑结构和能量变换，最大功率点跟踪，控制方案以及并网过程中的锁相技术进行了分析研究。本文针对单相光伏发电并网系统采用了适合其特点的主电路拓扑结构，该电路结构没有用工频或高频变压器，具有体积小，成本低，控制方案易实现的优点。对单相能量变换进行分析研究，在此基础上对基于 DSP的单相光伏发电并网系统整体结构进行分析。研究常用的几种光伏电池最大功率点跟踪方法，采用能快速，准确跟踪光伏电池最大输出功率点的电导增量法实现最大功率点的跟踪。从理论上证明了光伏电池阵列的后级 DC/DC升压电路中，可以通过占空比的调节，改变光伏阵列输出功率，从而跟踪光伏电池最大输出功率。对单相光伏发电逆变输出级建立控制模型，采用电流反馈型并网控制方案，并用 MATLAB进行了仿真。对单电流环控制方式存在的不足，采用了双环控制的改进方案，进行了仿真，仿真结果验证了该方案的可行性及有效性。针对光伏并网发电的电流需与电网电压同频同相，本文采用基于 DSP软件算法实现光伏并网电流与电网电压同步锁相环，保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。8.学位论文 薛鹏 基于模糊控制的光伏发电伺服系统的研究 2006当前，世界能源危机日趋紧张，开发新型能源和有效利用能源是未来世界发展的趋势，太阳能是一种理想的可再生能源，开发利用太阳能已成为国家可持续发展的重要战略决策，由于目前太阳能利用转化率约为 10％ -20％。理论分析表明跟踪式与定点式的太阳能发电装置相比，其能量的接收率可提高 37.7％。因此研究开发太阳能光伏发电跟踪装置，对提高太阳能利用率有非常重要的意义。在对国内外现有的太阳跟踪装置的原理进行分析，结果表明这些装置普遍存在着抗干扰性差、跟踪范围小、精度低等一些缺点，因此本文设计了一种仰角和方位角分别控制调节的新型的太阳跟踪伺服系统。采用光电传感器检测发光源的位置，通过光电码盘检测平台位置，由 DSP发出脉冲对步进电动机的转动角度和方向进行控制，实现对太阳的自动跟踪，使跟踪装置的太阳能转换电池阵列始终处于与发光源垂直的最佳位置。针对发光源易受外界干扰影响，且干扰源具有明显的时变非线性等特点，结合模糊控制算法和 PID控制算法二者的优点，设计了一种新型基于模糊控制的 PID控制器。用来降低干扰对精确跟踪发光源的影响，并通过仿真实验验证了该系统具有跟踪精度好，抗干扰性强等优点。本文针对太阳电池的工作特性，通过对现有最大功率控制方法等多种控制方式特点的分析，结合三点权位比较法，设计了最大功率点跟踪 MPPT控制策略，以达到改善能量转换效率的目的，并进行试验，得出了实验曲线。通过分析实验结果证实了该方法控制的最大功率跟踪的效果要优于采用其它控制方式时的跟踪效果。本文选用 Ti公司的 TMS320LF2407作为控制核心来控制步进电动机，并完成了该 DSP芯片外围硬件电路的设计和相应的软件的设计。系统驱动器采用了与步进电机配套的专用集成模块，并且给出了各个部分的硬件设计电路。在硬件设计上，主要包括控制电路部分、数据采集部分、步进电机及其驱动电路、键盘和液晶显示电路四个部分。本文分别对上述四个部分的硬件电路进行了探讨和研究，同时也给出了部分软件设计流程图。在系统抗干扰和系统保护的硬件设计上，系统增加了时钟芯片，在夜晚，系统可以自动复位到早晨对应日出的初始位置，并附有手动控制开关，防止系统卡死，也可以手动复位以及方便调试。经仿真实验证明本文提出的太阳能发电伺服系统的研究思路、控制方法、硬件设计以及软件设计均是切实可行的。系统具有结构简单、运行平稳、跟踪精度高、抗干扰性强等特点。9.学位论文 贺琳 基于 DSP的光伏发电系统并网技术的仿真研究 2009传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有 20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，太阳直接辐射到地球的能量丰富，分布广泛，可以再生，不污染环境，是国际社会公认的理想替代能源。光伏发电结合其自身的优点和特点，日益得到各国的重视。光伏并网发电是光伏发电的一个重要研究方向，光伏并网逆变器是光伏并网发电系统的核心部件。本文主要内容如下本文概述了光伏发电技术的背景和意义、存在的问题与前景，光伏并网发电技术的现状和发展，并简单介绍了光伏发电并网系统的结构和分类，对光伏并网发电有一个全面的认识。论述了光伏电池的工作原理、伏安特性和输出功率等，为实际应用提供了理论基础。由于光伏阵列是一种非线性的电源，因此最大功率点跟踪控制（ MPPT）是光伏并网系统经常遇到的问题，本论文在分析和比较了各种常用 MPPT控制方法的基础上，提出采用最优梯度法来跟踪最大功率点，使得分析结果满意，算法简单。光伏并网系统由光伏阵列、变换器和控制器组成，文中采用两级式逆变拓扑结构，重点设计了直流 -直流变换器、直流 -交流逆变器、基于 DSP的控制电路以及系统保护电路，分析了电路的工作原理，对主控单元的硬件和软件部分做了详细分析，并根据要求确定了合适的参数和电子器件，在MATLAB/SIMULINK工作软件中建立一台直流 138V至交流 220V的逆变器，对其仿真来验证设计的可靠性和可行性。本文通过比较分析，得出并网逆变器采用电流控制模式更为合理的理论。并用 MATLAB／ SIMULINK建立了以数字控制策略为基础的电流跟踪的模型，确定合适的参数，进行仿真，对本文采用的控制策略进行了实验验证。10.期刊论文 张辉 . 陈光梦 . 张万路 . Zhang Hui . Chen Guangmeng. Zhang Wanlu 一种基于 DSP的光伏发电 LED航标灯 -中国照明电器 2009,““5本文设计并实现基于 DSP光伏发电 LED航标灯系统 . 该系统能够快速准确地跟踪太阳位置 , 获得最大的辐射能量 , 并且以最大功率输出到蓄电池中 . 系统中利用 Buck-boost电路实现对蓄电池的充电 ,Fly-back 电路驱动 LED恒流工作.本文链接 http//d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jcyyy200902019.aspx下载时间 2010年 5月 26日