基于DSP+FPGA架构的三相并网逆变器设计

发布时间：2023-02-10 18:43

　　近年来,化石能源面临枯竭的危机感和环境问题日益突出的窘迫感,促使世界的目光集体转向了可再生能源,新能源步入了高速发展的新时期。太阳能、风能等可再生清洁能源受到了广泛关注,风电、太阳能等分布式发电系统也得到了广泛的应用。而作为分布式发电系统与电网连接的重要途径,并网逆变器也吸引了国内外越来越多研究学者的目光。随着分布式能源的发展,在一个分布式能源系统中,往往不单单仅有一台并网逆变器,通常需要多台并网逆变器联合运行。根据用户的需要以及系统功率的分配,需要通过对这些发电单元和储能单元的并网逆变器联合控制,使得系统中不同发电和储能单元能够及时的切入切出,达到整个系统协调控制的效果。面临这种情况,传统的并网逆变器独立运行的控制方法显然有些捉襟见肘。因此,本文针对多台逆变器联合运行的情况,设计了一种基于DSP+FPGA架构的三相并网逆变器。本设计通过FPGA分控板完成逆变功能,而DSP主控板则负责所有逆变器的联合控制。这种方式较之传统的并网逆变器,可以保证联合控制下的所有并网逆变器具有相同的参考电流和同步的时钟信号,可以更加简便有效的控制所有并网逆变器的并联运行。本文主要从并网逆变器的研究背景和现...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 逆变器研究现状
    1.3 逆变器相关技术
        1.3.1 控制方法
        1.3.2 输出滤波器
    1.4 本文主要工作
第二章 三相并网逆变器主拓扑设计
    2.1 主拓扑的选取
    2.2 逆变器数学模型推导
        2.2.1 静止坐标系下的数学模型
        2.2.2 dq两相同步旋转坐标系下的数学模型
    2.3 直流侧滤波电容参数设计
    2.4 交流侧LCL滤波器参数设计
        2.4.1 滤波电感选取
        2.4.2 电感配置系数
        2.4.3 滤波电容选取
        2.4.4 阻尼电阻的选取
        2.4.5 LCL滤波器参数验证
    2.5 系统设计参数
    2.6 本章小结
第三章 控制器电路设计
    3.1 DSP+FPGA控制架构介绍
    3.2 辅助电路设计
        3.2.1 采样与保持电路
        3.2.2 AD转换电路
        3.2.3 DA转换电路
        3.2.4 驱动电路
        3.2.5 SCI通信电路
        3.2.6 保护电路
    3.3 本章小结
第四章 三相并网逆变器控制程序设计
    4.1 DSP控制程序设计
        4.1.1 DSP主程序初始化
        4.1.2 软中断优先级以及系统流图
        4.1.3 ADC转换程序设计
        4.1.4 DAC转换程序设计
        4.1.5 PLL锁相环算法
        4.1.6 PI算法
    4.2 FPGA控制程序设计
        4.2.1 Nios DSP软核配置
        4.2.2 PWM发生器
        4.2.3 相移模块
        4.2.4 锁相环模块
        4.2.5 C语言控制程序
    4.3 本章小结
第五章 仿真与实验结果分析
    5.1 三相并网逆变器的仿真与分析
    5.2 硬件实验平台调试数据分析
    5.3 系统闭环运行结果
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢



本文编号：3739713