课程设计指导书(光伏).docx
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1、电机把握模块课程设计指导书一、目的1、 稳固电机把握课程的理论学问。2、 学习和把握中电力电子系统把握系统设计的根本方法,设计一个光伏并网装置;3、 养学生独立分析和解决工程问题的工作力气及实际工程设计的根本技能;4、 提高编写技术文件和制图的技能。二、任务对光伏并网装置的理论进展争论,设计一台样机,参数为容量为100VA,电压稳定度 96%,失真度小于 5%,效率 60%。三、设计内容1. 争论光伏并网装置的理论,并进展仿真;2. 了解光伏并网装置的算法,软件设计编程及调试;3. 相应的硬件电路设计和调试。四、系统原理1、系统组成框图电网驱动电压采样DSP图 1 系统组成框图系统主电路、采样
2、调理电路、把握电路、光电隔离驱动电路和保护电路组成,系统组成框图如图 1 所示。2、系统主电路电网图 2 主电路系统组成框图系统主电路是典型的 DC-AC 逆变电路,由逆变电路和滤波电路构成。逆变电路将直流电逆变为 45Hz 的三相正弦沟通电并并网。主电路系统组成框图如图 2 所示。3、采样调理电路该检测调理电路由霍尔检测、偏置电路和滤波三局部组成。假设采样电压有效值 220V,可以选择 LEM 的 LV25-P 电压传感器测量电压,转换率为 2500:1000由于进入 DSP 的信号范围为 0-3V,LT308-S7 的副边额定有效电流为 150mA,所以选择 RM=20 欧姆的测量电阻。该
3、电压传感器原边额定有效值电流为 10mA,因此原边选择 R1=22k 的限流电阻;副边额定有效值电流为 25mA,选择R =120 欧姆的测量电阻。M偏置电路和滤波具体参数如图 3 所示:图 3 电压检测调理电路4、光电隔离驱动电路承受自保护型IGBT门极驱动厚膜集成电路HL402 ,协作高性能电子器件组成驱动电路。可用于额定容量为200A/ 1200V 或400A/600V 的IGBT功率器件的直接门极驱动。自身具有降栅压、软关断的双重保护功能,其降栅压延迟时间、软关断斜率,均可通过外接电容器进展整定,能适应不同饱和压降的IGBT的驱动和保护。在软关断及降栅压的同时能输出报警信号。它的内部有
4、带静电屏蔽的光电耦合器,用来实现与输入局部的隔离,显著提高HL402抗共模干扰的力气。HL402对信号进展脉冲功率放大,逆变器电路中有3对 IGBT ,所以需要6只HL402 厚膜电路去驱动。HL402外部接线如图4 所示。图4HL402 正常应用典型接线图5、软件参考流程由于承受了DSP 把握,可利用其专有的大事治理模块,产生PWM 波,使编程的工作量大为削减,承受 C 语言与汇编语言混合编程, 提高了代码的效率,通过初始化命令对各参数值的设定,实施对主电路的把握,逆变出 400Hz 的三相沟通电。编程承受挨次构造,调用子程序简洁便利。开头系统、EVB、AD、SPI初始化开中断, FOR循环
5、等待AD中断AD电量采集数字PID调用SPWM 计算子程序返回图5 主程序流程图5.1 把握算法选择在本系统中选用数字PID把握算法,数字PID把握在生产过程中是一种最普遍承受的把握方法,将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成把握量,对被控对象进展把握,故称PID把握器。数字PID把握是一种采样把握,它只能依据采样时刻的偏差值计算把握量。因此,需要承受离散化方法。1u(t) = Kp e(t) + T t e(t)dt +T e(t) D0IU (s)1dtG(s) = KE(s)1+ Ts + T s pDIPID把握器各校正环节的作用如下:(1) 比例环节:成比例地反映
6、把握系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生,把握器马上产生把握作用,以减小偏差。(2) 积分环节:主要用于消退静差,提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数T,T越大,积分作用越弱,反之则越强。(3) 微分环节:反映偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正传号,从而加快系统的动作速度,削减调整时间。5.2 SPWM波程序设计SPWM 技术目前已经在实际得到格外普遍的应用。经过长期的进展,大致可分成电压SPWM,电流SPWM 和磁通 SPWM。其中电压和电流SPWM 是从电源角度动身的SPWM,而磁通 SPWM 则是从电动机角度动身的SP
7、WM。电压 SPWM 技术是通过生成的 SPWM 波信号来把握逆变器的开关管,从而实现电动机电源变频的一种技术。产生电压 SPWM 信号的方法有硬件法和软件法。其中软件法是使电路本钱最低的方法, 它通过实时计算来生成 SPWM 波。但是实时计算对把握器的运算速度要求格外高。DSP 无疑是能满足这一要求的最抱负的把握器。电压SPWM 信号实时计算需要数学模型。建立数学模型的方法很多,有谐波消去法、等面积法、采样型 SPWM 法以及由它们派生出的各种方法。对称规章采样法的数学模型格外简洁,但是由于每个载波周期只采样一次,因此所形成的阶梯波与正弦波的靠近程度照旧存在较大的误差。假设既在三角波的顶点对
8、称轴采样,又在三角波的底点对称轴位臵采样,也就是每个载波周期采样两次,这样所形成的阶梯波的逼近程度会大大提高。由于这样采样所形成的阶梯波与三角波的交点并不对称,因此称其为不对称规章采样法。与规章采样法相比每个载波周期采样两次,这样形成的阶梯波与正弦波的靠近程度会大大提高。由于承受了内存大运算速度高的DSP,软件把握算法选用不对称规章采样法。不对称规章采样法生成SPWM波如图6所示:由于承受不对称规章的算法,要用到正弦函数、浮点数的计算, 单独用汇编语言实现较为麻烦,同时为提高运行速度,故承受C语言与汇编混合编程实现。图 6 不对称规章采样法生成SPWM 波当在三角波的顶点对称轴位臵t1 时刻采
9、样时,则有t= Toff 14t= Ton14- aCC+ a 2当在三角波的底点位臵t 时刻采样时,则有Ct= Ton 24T+ b t=off 2C - b4将三角形相像关系式a Usin wt=M2TUCS42b Usin wt=MTUCS4代入上面两个式子得:t= TC off 14(1 - Ms i nw t)1t=on 1TC(1 + Ms i nw t) 41Tt=Con 24(1 + Ms i nw t)2T(w)t=o f 2fC1 - Ms i nt42生成 SPWM 波的脉宽为:t= t+ tonon 1on 2=C1 + MT22(sin w t+ sin w t)12
10、由于每个载波周期采样两次,所以Tt= C k12(k = 0,2,4L,2 N - 2)T() Lt= C k22k = 1,3,5,2 N - 1wt= 2pft11= 2pf Tk = pk(k = 0,2,4L,2N - 2) C2Nwt= 2pft22= 2pfTpk()k = Ck = 1,3,5L,2N - 1Tt= C2N1 + Mkps i n)(k = 0,2,4L,2N - 2 on14 N on 24 N Tpk () t=C 1 + M s i nk = 1,3,5L,2N -1式中 k 为偶数时代表顶点采样,k 为奇数时底点采样。不对称规章采样法的数学模型尽管略微简洁
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