内容发布更新时间 : 2024/5/12 13:48:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于DSP的光伏并网逆变器研究.txt和英俊的男人握握手，和深刻的男人谈谈心，和成功的男人多交流，和普通的男人过日子。 本文由ZJ梦想飞扬贡献

pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。

2010 年 第 27 期

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION ○机械与电子○ 科技信息

基于 DSP 的光伏并网逆变器研究

谢子青 （浙江工业职业技术学院 浙江 绍兴 312000）

【摘 要】在介绍光伏并网发电系统组成逆变器的基础上，提出了一种以 DSP 芯片 TMS320LF2407 作为控制核心、由软件编程实现并网输 出电流与电网电压的同频、同相的并网逆变器实现方案，实验结果验证了该方案的可行性。 【关键词】TMS320LF2407 ；光伏并网；逆变器 0 引言

随着能 源 消 耗 的 大 规 模 增 加 ，可 再 生 能 源 受 到 了 广 泛 重 视 ，而 太 阳能是最清洁、最丰富的能源，光伏发电以其独特的优点，成为太阳能 开发和利用的重要发展方向。 光伏并网发电系统是将太阳能光伏电池 阵列产生的直流 电 ，通 过 功 率 调 节 器 转 化 为 交 流 电 后 并 入 电 网 ，可 以 与电力公司提供的交流电一起使用。 为了使系统稳定运行，需要光伏 与电力网输出电压的幅值、相位、频率保持一致，这就要求光伏并网发 电系统逆变器具有同步锁相的功能。 可见在光伏并网发电系统中，以 功率调节器为核心的并网逆变器是连接光伏阵列和电网的关键部件 ， 它完成控制 光 伏 阵 列 最 大 功 率 点 运 行 和 向 电 网 注 入 正 弦 电 流 两 大 主 要任务。 如何使逆变器输出的交流正电流为稳定的高质量的正弦波 ， 实现与电网电压严格同频同相，是太阳能光伏发电系统中一个非常重 要的研究课题，其控制精确度直接影响到系统的并网运行性能 。 本文 提出了一种基于 DSP 芯片 TMS320LF2407 实现数字锁相控制的方法 。 实验结果显 示 该 方 法 应 用 于 光 伏 并 网 逆 变 系 统 中 具 有 很 好 的 控 制 效 果。

快、外设集成度更高等特点 [2]，可 以 很 好 的 满 足 对 IGBT 单 相 全 桥 进 行 实时控制的要求。 逆变输出级控制框图如图 2 所示。 F240 的捕捉单元 可以检测两个边沿的时间间隔， 在本系统中是检测脉冲的上升沿，软 件中使用捕捉中断来动态调整定时器的周期。 系统采用单极性 SPWM 调制模式，具体工作过程如下：PWM 载波周期的定时器中断从固定数 据表中 读 出 单 位 正 弦 波 数 据 ， 根 据 电 流 幅 值 指 令 信 号 大 小 进 行 预 处 理，得到临时脉宽，再将该数据和经过 A/D 采 样 和 预 测 处 理 的 电 网 电 压 值 、电 网 电 流 值 进 行 综 合 PI 运 算 处 理 ，得 到 实 际 的 脉 宽 ，控 制 逆 变 器 各 开 关 器 件 的 通 断 。 下 一 次 PWM 载 波 周 期 中 断 重 复 上 述 处 理 过 程，这样，通过电流跟踪就可以得到由程序自由控制的并网输出电流 [3]。 1

光伏并网发电系统组成 图2

逆变输出级控制框图

单相太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池阵列 、具有最大 功率跟踪的 DC-DC 变换器及 DC-AC 交直流逆变器组成，完成了将太 阳能电池阵列输出的直流电变换为交流电，经过交流滤波后把正弦波 交流电送入电网的工作过程。 光伏并网系统结构图如图 1 。 3

软件设计

图3 图1 光伏并网系统结构图 主程序

系统采用两级式设计，二者相对独立，由直流母线电压产生联系： 前 级 DC-DC 变 换 器 为 升 压 斩 波 器 ，采 用 Boost 结 构 ，将 光 伏 电 池 (PV) 电压变换到稳定的直流母线电压 ， 并通过 MPPT 控制调节 DC-DC 变 换器的占空比来调节光伏阵列的输出功率 ， 实现最大功率点的跟踪。 后级 DC-AC 逆变器的主电路结构为单相全桥逆变电路 ， 为输出电流 受控的电压型有源逆变器， 逆变器的输出侧呈现受控电流源特性，其 中开关器件采用绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) ，开 关 管 的 栅 极 驱 动 信 号 来 源 于 TMS320LF2407 产 生 的 SPWM 波 经 驱 动 电 路 后 的 信 号 。 DC ／ AC 逆 变 主 电 路 维 持 DC link 中 间 电 压 稳 定 并 将 电 能 转 换 成 220V ， 5OHz 的正弦交流电。 最终通过交流 LC 滤波电路滤除高频分量，把与 电网电压同频和同相的并网逆变器输出的正弦电流并人电网 。 当系统 检测到外部故障时， 可立即将 DC/DC 变换器与 DC/AC 逆变器从电路 中切除，实现逆变器的可靠隔离和保护。

该 系 统 程 序 主 要 由 主 程 序 、PWM 中 断 子 程 序 和 捕 获 中 断 子 程 序 组成。 主程序主要完成特殊寄存器以及外部事件管理器中寄存器的初 始化， 并对变量和常量进行定义， 在主循环里完成多个非 中断的功 能，一旦中断来临，程序就跳到相应的中断服务子程序 ；即主要完成系 统的启动、监控、故障检测保护，最大功率点跟踪及通信等功能 ；PWM 中断子程序主要实现并网逆 变 电 流 环 调 节 ，A ／ D 检 测 及 SPWM 波 的 输出功能； 捕获中断子程序的主要功能是实现并网逆变电流同频 、同 相跟踪电网电压 [4]。 4

仿真实验结果 2

逆变输出级控制

为了 实 现 系 统 的 并 网 输 出 电 流 与 电 网 电 压 同 频 同 相 [1]，逆 变 器 的 控 制 部 分 采 用 TI 公 司 生 产 的 高 速 DSP 芯 片 TMS320LF2407A 作 为 控 制核心，该芯片具有程序存储器更大、A/D 转换速度更快、处理性能更

光伏并网发电实验装置由 Boost 升压 (55 V ／ 168V) 电路、全 桥 逆 变 器和升压变 压 器 (95V ／ 220V) 组 成 ，光 伏 最 大 功 率 点 工 作 电 压 为 55 V ， 负载为电阻负载。 数字锁 相系统主要通过 对 DSP 芯 片的编程来实现 [5]。 图 4 为 锁相过程的实验波形图， 从图中可看出， 光伏逆变 器输出电流经调整后与电 网电压同频同相， 数字锁 相环正常 （下 转 第 162 页 ） 图 4 锁相过程的实验波形 108 2010 年 第 27 期

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION ○高校讲坛○

科技信息

论提高流体力学教案效果的新思路

郭淑青 董向元 （中原工学院能源与环境学院 河南 郑州 450007）

【摘 要】流体力学伯努利方程的应用是课程教案的重点及难点，本文讨论了在该课程教案中综合运用多媒体课件和动画等现代教育技术 与手段，通过计算机和网络，在课堂教案中加强学习过程中的交互性，激发学生学习的积极性，从而提高教案效果。 【关键词】流体力学；课程建设；教案改革 0 引 言

流体 力 学 是 建 筑 环 境 与 设 备 专 业 和 热 能 与 动 力 工 程 专 业 的 主 要 专业基础课之一，该课程的目的是为了学习专业课以及从事技术工作 提供必要的基础理论和实验技能。 特别是在供热通风和燃气工程中流 体应用非常广泛，热的 供 应 ，空 气 的 调 节 ，除 尘 降 温 等 ，都 是 以 流 体 作 为工作介质，通过 流 体 的 各 种 物 理 作 用 ，对 流 体 的 流 动 有 效 的 加 以 组 织来实现的。 学好流体力学，才能对专业范围内的流体力学现象作出 合乎实际的定性判 断 ，进 行 足 够 精 确 的 定 量 估 计 ，正 确 地 解 决 专 业 范 围内的流体力学的设计与计算问题。 因此如何使学生学好流体力学，一直是从事流体力学教案工作的 教师努力寻求的。 而笔者认为要想激发学生对流体力学的学习兴趣 ， 并学好流体力学，首 先 应 该 从 课 堂 教 学 环 节 入 手 ，摒 弃 以 往 传 统 的 教 学理念，针对流体 力 学 的 内 容 特 点 和 学 生 的 专 业 需 求 ，设 计 和 制 定 流 体力学课堂教案。 课堂教案过程中，在紧扣教案大纲的同时，紧跟当前 流体力学研究的最 新 进 展 ，教 师 在 信 息 、网 络 和 多 媒 体 教 学 手 段 上 进 行开发应用，使《流体力学》课程教案更加适应新时期的教案理念和现 代高等教育的发展，从而达到良好的教案效果。 1

组织教案过程

流体力学的主要教案内容有流体静力学、流体动力学以及基本理 论的应用。 总结以往的教案经验，各专业学生大部分主要在基础理论上的知 识难点理解存在困难。 主要是有些内容比较抽象 ，笔者认为凡是知识 难点除了尽量结合典型事例激发学生的学习使命感之外 ，最重要的是 要借助现代教 育 技 术 手 段 使 学 生 能 够 形 象 具 体 的 充 分 理 解 所 学 习 的 内容，也就是把复杂的内容简单化，抽象的内容具体化、形象化。 就流体静力学部分而言，学生在静压强的分布和压力体的画法以 及等加速直线运动和等角速旋转的内容上理解接受起来有一定难度 。 这几部分，在课堂教案过 程 中 ，借 助 flash ，powerpoint 等 制 作 简 单 的 动 画 ，使 学 生 加 深 对 基 本 概 念 的 理 解 ，并 根 据 学 生 的 不 同 情 况 ，因 人 施 教。 实践教案中针对性开设实验工程，将理论教案融入其中，既提高了 学生动手能力，又加深了学生对抽象理论的深入理解。 就流体动力学部分而言，主要是学生对总水头线和测压管水头线 的变化趋势理解存 在 误 区 ，在 画 法 的 掌 握 上 不 够 到 位 ，以 及 伯 努 力 方 程的理解及应用上有难度，鉴于本部分内容在后面建筑环境与设备专 业专业课的学习中尤为重要 ，这部分内容可以借助 c++ 等语言和 flash 等制作三维动画，使学生彻底掌握好流体力学的核心内容。 同时，注重

教师和学生的互动， 注重将理论知识的讲授与教案实践有机结合，考 虑到流体力 学 课 程 的 一 些 特 点 ，适 时 的 开 展 一 些 讨 论 课 ，既 活 跃 了 课 堂教案氛围 ，又 有 效 地 调 动 了 学 生 学 习 的 积 极 性 ，而 且 能 够 促 进 学 生 积极