5kw储能型光伏发电系统并网逆变器软件设计(附件)
由于能源危机形势的愈演愈烈，减少对传统化石能源的开采和使用，增强对新能源的开发使用，成为了现今人类研究的重点。对太阳能的开发成为必然趋势，使得对光伏并网技术的研究被提上日程，对并网逆变器的控制策略的研究和并网锁相技术的研究成为其中的重点。本次课题对以上内容进行了研究首先，先介绍了本次课题研究的目的和意义，接着概述了光伏并网发电在国内外的研究现状，然后再讲述了本次设计的工作。对三相并网逆变器的拓扑结构和数学模型进行分析，对其直接电流控制和间接电流控制两种策略进行比较。通过对并网逆变器模型的分析，再详细研究了逆变电路的原理和设计，对系统设计的控制策略进行了详细的介绍，比如PWM调制技术，SPLL和电压电流双闭环控制等。最后进行了调试，给出了软件设计部分的程序和流程图和调试结果。关键词 并网逆变器，软件，SPWM，SPLL
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 国内外研究的现状 2
1.3 本文研究内容 3
2 三相并网逆变器结构模型3
2.1 拓扑结构3
2.2 三相并网逆变器数学模型 4
3 三相并网逆变器系统设计 5
3.1 调制策略 5
3.1.1 PWM调制 5
3.1.2 SPWM调制 8
3.1.3 SVPWM调制 11
3.2 控制策略选择 13
3.2.1 电压电流瞬时值反馈控制13
3.2.2 锁相控制技术 14
4 逆变器软件设计 16
4.1 DSP脉宽调制16
4.2 PID控制算法 17
4.3 主程序设计 19
4.4 中断服务程序设计 20
4.4.1 SPWM子程序 21
4.4.2 AD采样子程序 23
4.4.3 SPLL子程序 24
5 调试实验状况 25
5.1 SPWM控制信号输出实验25
5.2 逆变器输出实验 26
结论 28
致谢 29
参考文献30
绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1.1课题研究的意义
随着经济和科技的发展，能源的地位越来越高，成为当今世界各个国家人民经济和生活的重要动力，还可以推进社会的进步和人民消费水平的上升。人类通过研究发现和开采了许多传统的化石能源，比如煤炭石油等，这些都是人类劳动的成果[1]。如今，像风能、太阳能这样的新能源广泛出现在人们面前。由于人们生活方式和生产方式的需求不断提高，新能源的传统能源的使用也越来越多，这就促使了能源的变革，这些能源的使用又让人们的生产力提升。近十年来，人类社会和自然界出现了许多重大的危机和挑战，其中能源的问题是每个国家和地区都很重视的地方[2]。无论是贫穷的地方还是富裕的地方都一样。化石能源为工业生产和制造提供了工厂必要的动力，随着工业化的进一步扩大，每个地区每个行业的规模逐步扩大，对能源的需求也大幅度的增加，能源问题已经成为了目前世界面对的重大问题。
由于能源每天的源源不断的使用，地球上剩余的传统化石能源正在快速的下降，这一问题越来越严重。近期有学者研究发现，地球上的存在是石油资源已经不多了，如果按桶来计算的话，大约只有1.7万亿，倘若继续像现在这样使用下去，在未来四十多年后，世界上可能就没有石油可以开发了，两个世纪后煤炭可能也会枯竭。在中国，这种状况也十分严峻，根据有关统计，近年我国石油使用开采量也非常之多，达到4.96亿吨，在这里面还有很多是进口而来的，这样的话对国外的需求比例比较大。不单单是石油，天然气的需求和使用也在不断快速增长，据国内许多能源协会专家研究得知，最近几年之后，煤炭的使用消耗会到达最大值，而天然气的开采使用量增长到3900亿立方米，全球的用量会更加的多。使用如此之多的化石能源，其中造成的各种污染也会十分严重，这样会形成温室效应，对人类和动物生存的大自然环境造成巨大的伤害[3]。
面对上述的各种情况，减少对传统化石能源的开采和使用，增强对新能源的开发使用，成为了现今人类重点研究的措施。通过研究，发现目前可再生的能源还是有很多，比如水能、风能、太阳能等等，这些能源都能够进行可持续利用。经过大量学者和专家论证，太阳能和风能这两种能源开发比较可行，能源利用比较有效，特别是太阳能和光伏发电的推动[4]。由此可见，对于太阳能的开发，是非常有前景和后劲的，而且太阳能清洁无污染可持续开发利用，不同于传统化石能源，是一种取之不尽的新能源。
1.2国内外研究的现状
我国土地面积广阔，能接收许多的太阳辐射，太阳能资源非常丰富，有很多部分的土地每年能受到1900小时以上的日照，所以在我国开发太阳能拥有良好的地理环境。近年来，我国在太阳能研究方面投入逐步增加，尤其在光伏并网阶段。最近十年以来，国家为了鼓励太阳能光伏发电，政府发布了许多政策，经过如此长的时间发展，我国在光伏发电技术上有了不小的进步，越来越向发达国家靠近。
在光伏并网方面，其中最重要的部分是并网逆变器，能将产生的电能转入到电网上，所以对并网逆变器的研究十分重要。电力电子技术中的逆变技术对此起了很大的作用和理论上的支持。在光伏产业中，我国投资也很多，有许多公司专门研究开发并网逆变器，如阳光电源、华为、变特电工等等。
十二五期间，我国政府还发布了光伏发电的有关一系列措施，其中包括分布式光伏并网，这使得光伏发电的产量又进一步的增加。根据调查，分布式光伏发电在国外相对比较的成熟，比如在欧洲日本等发达国家，在国内还处于开始的阶段，但由于国家投入的充足，我国在这方面的发展速度还是比较迅速的。
不仅仅在中国，化石能源的短缺在世界上许多国家都是存在的，许多国家加强了对新能源开发和研究的投入和支持，不光是在政策上的支持，而且在资金方面大大增加了投入。许多研究光伏发电的公司纷纷成立，使得光伏发电更加的商业化，这样让光伏发电的产量迅速增加[5]。二十一世纪初以来，美国、日本也在光伏方面做了十几年的工作，但是日本的国土面积较小，可利用的光照资源有限，主要使用光伏屋顶来进行发电，其发电规模也在一步步扩大。最近十几年，由于科技的进一步发展，光伏发电材料成本正在相对减少，让全世界的光伏产业迅速发展，成为了人类的主要能源之一。
1.3本文研究内容
本次设计的课题是5KW储能型光伏发电系统并网逆变器的软件设计，主要是对并网逆变器的设计进行分析和研究。本文深入分析并网逆变器拓扑结构及数学模型，三相全桥逆变电路，对其控制策略进行研究，给出了软件设计部分的程序和调试结果。所完成的内容如下：
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 国内外研究的现状 2
1.3 本文研究内容 3
2 三相并网逆变器结构模型3
2.1 拓扑结构3
2.2 三相并网逆变器数学模型 4
3 三相并网逆变器系统设计 5
3.1 调制策略 5
3.1.1 PWM调制 5
3.1.2 SPWM调制 8
3.1.3 SVPWM调制 11
3.2 控制策略选择 13
3.2.1 电压电流瞬时值反馈控制13
3.2.2 锁相控制技术 14
4 逆变器软件设计 16
4.1 DSP脉宽调制16
4.2 PID控制算法 17
4.3 主程序设计 19
4.4 中断服务程序设计 20
4.4.1 SPWM子程序 21
4.4.2 AD采样子程序 23
4.4.3 SPLL子程序 24
5 调试实验状况 25
5.1 SPWM控制信号输出实验25
5.2 逆变器输出实验 26
结论 28
致谢 29
参考文献30
绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1.1课题研究的意义
随着经济和科技的发展，能源的地位越来越高，成为当今世界各个国家人民经济和生活的重要动力，还可以推进社会的进步和人民消费水平的上升。人类通过研究发现和开采了许多传统的化石能源，比如煤炭石油等，这些都是人类劳动的成果[1]。如今，像风能、太阳能这样的新能源广泛出现在人们面前。由于人们生活方式和生产方式的需求不断提高，新能源的传统能源的使用也越来越多，这就促使了能源的变革，这些能源的使用又让人们的生产力提升。近十年来，人类社会和自然界出现了许多重大的危机和挑战，其中能源的问题是每个国家和地区都很重视的地方[2]。无论是贫穷的地方还是富裕的地方都一样。化石能源为工业生产和制造提供了工厂必要的动力，随着工业化的进一步扩大，每个地区每个行业的规模逐步扩大，对能源的需求也大幅度的增加，能源问题已经成为了目前世界面对的重大问题。
由于能源每天的源源不断的使用，地球上剩余的传统化石能源正在快速的下降，这一问题越来越严重。近期有学者研究发现，地球上的存在是石油资源已经不多了，如果按桶来计算的话，大约只有1.7万亿，倘若继续像现在这样使用下去，在未来四十多年后，世界上可能就没有石油可以开发了，两个世纪后煤炭可能也会枯竭。在中国，这种状况也十分严峻，根据有关统计，近年我国石油使用开采量也非常之多，达到4.96亿吨，在这里面还有很多是进口而来的，这样的话对国外的需求比例比较大。不单单是石油，天然气的需求和使用也在不断快速增长，据国内许多能源协会专家研究得知，最近几年之后，煤炭的使用消耗会到达最大值，而天然气的开采使用量增长到3900亿立方米，全球的用量会更加的多。使用如此之多的化石能源，其中造成的各种污染也会十分严重，这样会形成温室效应，对人类和动物生存的大自然环境造成巨大的伤害[3]。
面对上述的各种情况，减少对传统化石能源的开采和使用，增强对新能源的开发使用，成为了现今人类重点研究的措施。通过研究，发现目前可再生的能源还是有很多，比如水能、风能、太阳能等等，这些能源都能够进行可持续利用。经过大量学者和专家论证，太阳能和风能这两种能源开发比较可行，能源利用比较有效，特别是太阳能和光伏发电的推动[4]。由此可见，对于太阳能的开发，是非常有前景和后劲的，而且太阳能清洁无污染可持续开发利用，不同于传统化石能源，是一种取之不尽的新能源。
1.2国内外研究的现状
我国土地面积广阔，能接收许多的太阳辐射，太阳能资源非常丰富，有很多部分的土地每年能受到1900小时以上的日照，所以在我国开发太阳能拥有良好的地理环境。近年来，我国在太阳能研究方面投入逐步增加，尤其在光伏并网阶段。最近十年以来，国家为了鼓励太阳能光伏发电，政府发布了许多政策，经过如此长的时间发展，我国在光伏发电技术上有了不小的进步，越来越向发达国家靠近。
在光伏并网方面，其中最重要的部分是并网逆变器，能将产生的电能转入到电网上，所以对并网逆变器的研究十分重要。电力电子技术中的逆变技术对此起了很大的作用和理论上的支持。在光伏产业中，我国投资也很多，有许多公司专门研究开发并网逆变器，如阳光电源、华为、变特电工等等。
十二五期间，我国政府还发布了光伏发电的有关一系列措施，其中包括分布式光伏并网，这使得光伏发电的产量又进一步的增加。根据调查，分布式光伏发电在国外相对比较的成熟，比如在欧洲日本等发达国家，在国内还处于开始的阶段，但由于国家投入的充足，我国在这方面的发展速度还是比较迅速的。
不仅仅在中国，化石能源的短缺在世界上许多国家都是存在的，许多国家加强了对新能源开发和研究的投入和支持，不光是在政策上的支持，而且在资金方面大大增加了投入。许多研究光伏发电的公司纷纷成立，使得光伏发电更加的商业化，这样让光伏发电的产量迅速增加[5]。二十一世纪初以来，美国、日本也在光伏方面做了十几年的工作，但是日本的国土面积较小，可利用的光照资源有限，主要使用光伏屋顶来进行发电，其发电规模也在一步步扩大。最近十几年，由于科技的进一步发展，光伏发电材料成本正在相对减少，让全世界的光伏产业迅速发展，成为了人类的主要能源之一。
1.3本文研究内容
本次设计的课题是5KW储能型光伏发电系统并网逆变器的软件设计，主要是对并网逆变器的设计进行分析和研究。本文深入分析并网逆变器拓扑结构及数学模型，三相全桥逆变电路，对其控制策略进行研究，给出了软件设计部分的程序和调试结果。所完成的内容如下：
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