【正文】 控制器中Ki為200。仿真時(shí)采用的參數(shù)如下：三角載波頻率設(shè)為10kHz，設(shè)計(jì)濾波電感為3mH，PI參數(shù)取Kp=，Ki=200。 仿真模型的建立根據(jù)系統(tǒng)模型，建立仿真模型。Simulink是由Mathworks軟件公司1990年為MATLAB提供的新的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖編程與系統(tǒng)仿真的專用軟件工具。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。，控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： （）為了使PI調(diào)節(jié)器抵消并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中較大的時(shí)間常數(shù)，令 （）此時(shí)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 （）顯然系統(tǒng)屬于典型的I型系統(tǒng)。將式（）寫成復(fù)頻域形式，有 （）其中， （）即為濾波器傳遞函數(shù)。從圖中可以看出，參考電流IL*與采樣得到的并網(wǎng)電流瞬時(shí)反饋值iL先作一個(gè)比較，二者誤差送入控制器，經(jīng)過調(diào)節(jié)輸出的信號(hào)作為調(diào)制波與三角波比較，得到SPWM信號(hào)，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)IPM模塊，再經(jīng)電感濾波后得到符合要求的并網(wǎng)電流。該控制方法無法實(shí)現(xiàn)對正弦信號(hào)的無靜差跟蹤，同時(shí)積分的引入則會(huì)產(chǎn)生電流相移，影響逆變器輸出電能質(zhì)量，所以有時(shí)直接采用P調(diào)節(jié)器。該控制方法簡單可行，搭建模擬電路就能夠?qū)崿F(xiàn)。和間接電流控制相比，直接電流控制引入了電流反饋，可以獲得更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，但控制相對復(fù)雜，并且要求電流采樣信號(hào)有很高的實(shí)時(shí)性。假設(shè)輸入電網(wǎng)的功率為P，則有 （）從而有 （）另外，逆變器輸出電壓滿足 （）而對于SPWM逆變器，輸出電壓基波滿足 （）其中m為調(diào)制度。因此電流控制技術(shù)按照采用何種控制方式的不同，分為兩大類：間接電流控制和直接電流控制。如果采用電壓控制，是把電網(wǎng)電壓看作基準(zhǔn)值，電網(wǎng)電壓直接決定并網(wǎng)電流和輸出電壓的好壞，只有當(dāng)電網(wǎng)電壓比較穩(wěn)定、擾動(dòng)很小時(shí)，才能得到令人滿意的并網(wǎng)電流和電壓，如果電網(wǎng)電壓存在畸變或由于故障導(dǎo)致不平衡，并網(wǎng)電流和電壓隨之會(huì)受到極大影響，從而導(dǎo)致輸出波形不符合要求[23]。四種方式中，先分析輸入為電流源的情形。當(dāng)時(shí)，V3一直導(dǎo)通而V4 一直截止，此時(shí)當(dāng)時(shí)，開關(guān)管V1導(dǎo)通而V2截至，橋臂中點(diǎn)間電壓；當(dāng)時(shí)，開關(guān)管V1截止而V2導(dǎo)通，橋臂中點(diǎn)間電壓。通過上述過程，就將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}寬按正弦規(guī)律變化的正弦脈沖序列。，圖中調(diào)制波，幅值為，頻率。 u 0 ωt u 0 ωt SPWM調(diào)制基本原理示意圖SPWM調(diào)制是PWM的一種形式，經(jīng)它調(diào)制輸出的波形是SPWM波，具有正弦波的特性，加在感性或容性等慣性環(huán)節(jié)上時(shí)，其輸出結(jié)果類似正弦波。保護(hù)中斷要求響應(yīng)迅速。同步鎖相的實(shí)現(xiàn)主要依靠兩個(gè)中斷配合實(shí)現(xiàn)，定時(shí)器下溢中斷和上升沿捕捉中斷。本文利用DSP2808內(nèi)部eCAP模塊的eCAP 1來捕獲電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)。其中指針歸零法是最簡單的鎖相方法，在捕獲電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)的CAP1中斷內(nèi)，直接將正弦表的指針歸零，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流參考信號(hào)與電網(wǎng)電壓相位同步。同步鎖相基本思想如下：逆變器采用SPWM控制，載波比N是固定不變的，而，當(dāng)調(diào)制波頻率改變，相應(yīng)調(diào)整載波頻率（即改變?nèi)禽d波頻率），本設(shè)計(jì)中即改變EPWM_PERIOD，則逆變器輸出并網(wǎng)電流的頻率也會(huì)隨之改變，所以不斷調(diào)整SPWM載波頻率就能使輸出電流的頻率和電網(wǎng)電壓頻率一致。根據(jù)調(diào)制方式的不同，軟件鎖相環(huán)的具體實(shí)現(xiàn)方法也有不同。 捕捉中斷程序設(shè)計(jì)在并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓的同頻同相，通常使用鎖相環(huán)（PLL—Phase Locked Loop）技術(shù)。正弦波的幅值可以通過實(shí)時(shí)計(jì)算和查表法兩種方式得到，其中實(shí)時(shí)計(jì)算法支持的頻率變化范圍較大，非常適用于變頻調(diào)速系統(tǒng)，而查表法更適用于像UPS和對電網(wǎng)電壓進(jìn)行跟蹤反饋等頻率變化范圍不大的場合。在DSP2808中，有專門產(chǎn)生PWM波的模塊ePWM，PWM波的產(chǎn)生主要依靠周期寄存器和相關(guān)比較寄存器的匹配來實(shí)現(xiàn)。 主程序設(shè)計(jì)主程序采用一個(gè)大的無限循環(huán)，當(dāng)有中斷發(fā)生時(shí)，跳入中斷服務(wù)程序中運(yùn)行，中斷服務(wù)程序運(yùn)行結(jié)束后返回主程序繼續(xù)運(yùn)行，等待下一次中斷發(fā)生。 IGBT隔離驅(qū)動(dòng)電路4 并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)上章對單相并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)介紹，本章主要就控制系統(tǒng)的軟件具體實(shí)現(xiàn)作全面介紹。驅(qū)動(dòng)電路的主要作用是傳遞信號(hào)和保護(hù)。在與非門的作用下，方波信號(hào)成為了數(shù)字信號(hào)。這是因?yàn)?。使用時(shí)使被測量的電流信號(hào)穿過電流傳感器中間的孔，這時(shí)候電流傳感器的輸出端輸出處理后采樣信號(hào)。這樣就可以被DSP的AD轉(zhuǎn)換處理了?；魻栯妷簜鞲衅鞯妮敵鲚斎氲?Uin，信號(hào)的輸入范圍為[5V，5V]。25mA，%，響應(yīng)時(shí)間小于40μs。在本設(shè)計(jì)中選用型號(hào)為HNV025A的霍爾電壓傳感器。DSP的開發(fā)需要一定的軟件工具，CCS（Code Composer Studio）就是專門開發(fā)DSP的一種集成開發(fā)環(huán)境，可視化程度高，界面良好，集成了編輯、調(diào)試代碼、跟蹤、分析等多種功能[25]。與TI前期推出的C24x系列DSP相比，各項(xiàng)指標(biāo)都有較大改善，性能也大大提高。 （）將式（）代入式（）得， （）變換得， （）對電壓有， （）因?yàn)閯t， （）其中為電感電壓幅值。濾波電感在整個(gè)系統(tǒng)中有兩個(gè)作用：抑制開關(guān)器件的高頻分量；控制其兩端的電壓來控制并網(wǎng)電流。同時(shí)考慮到系統(tǒng)余量，選擇功率開關(guān)管的耐流值應(yīng)該在100A以上。選取Ud=400V。利用SPWM控制，使得兩對IGBT管交替重復(fù)開關(guān)動(dòng)作，輸出等效交流電壓，再經(jīng)過濾波器的作用，使輸出端形成正弦波交流信號(hào)。 單相并網(wǎng)逆變器的基本原理，功率開關(guān)元件采用四只IGBT管VVVV4，由DSP輸出的SPWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)IGBT管的導(dǎo)通或截止。保護(hù)檢測電路要能夠保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，必須有可靠的靈敏性，反應(yīng)要迅速準(zhǔn)確。4. 信號(hào)采樣調(diào)理及故障檢測電路為實(shí)現(xiàn)逆變系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對一些信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，再經(jīng)過適當(dāng)調(diào)理后送入DSP處理。要求輔助電源電路為DSP芯片、各種有源器件提供可靠的供電，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輔助電源，從直流輸入取電，采用控制芯片UC3844，經(jīng)變壓器產(chǎn)生四路相互隔離的電源。 單相電流型并網(wǎng)逆變器拓?fù)?單相并網(wǎng)逆變器的總體設(shè)計(jì)及功能劃分 系統(tǒng)主電路拓?fù)涓鶕?jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，本文采用單相電壓型逆變器結(jié)構(gòu)，逆變電路采用單相全橋結(jié)構(gòu)，逆變器輸出由電感濾波后并網(wǎng)。開關(guān)管由可控器件與二極管串聯(lián)構(gòu)成，一方面可以阻斷反向電流，同時(shí)有利于提高耐壓。另外，對逆變器的輸出也有要求，比如輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相、功率因數(shù)為1等等。采用電壓型逆變器電流控制的方式, 引入固定載波頻率的SPWM 強(qiáng)迫電流跟蹤和軟件鎖相等技術(shù), 控制逆變器輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相的并網(wǎng)電流, 實(shí)現(xiàn)可再生能源以高功率因數(shù)回饋電網(wǎng)。達(dá)到并網(wǎng)電壓、電流諧波標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)控制技術(shù)[17]。因此各種拓?fù)淇梢苑謩e使用在不同的場合，并且這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以相互組合成各種不同的形式，以滿足各種要求。在理論和實(shí)踐上，這種方案能夠滿足新能源回饋電網(wǎng)的要求，但由于該方案使用了同步、鎖相（PLL）、SPWM脈沖發(fā)生器、低通濾波等諸多模擬環(huán)節(jié)，而且控制方法比較落后，因此使得并網(wǎng)逆變裝置的控制繁瑣，電路復(fù)雜，可靠性低，硬件成本高，并網(wǎng)效果不是十分理想，產(chǎn)品價(jià)格昂貴，應(yīng)用得到限制[9]。 國內(nèi)外發(fā)展情況伴隨著世界范圍內(nèi)開發(fā)利用新能源的熱潮，很多國家都紛紛研發(fā)了光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)的功率、可靠性和效率，逆變器可以并聯(lián)運(yùn)行，這又不可避免的產(chǎn)生了環(huán)流，導(dǎo)致輸出電流畸變，同時(shí)使負(fù)載不平衡，從而損害整個(gè)系統(tǒng)的性能[5]。目前并網(wǎng)逆變器從組成結(jié)構(gòu)和單機(jī)容量來看，主要分為單級(jí)變換和雙級(jí)變換兩種。比如說，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電池充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。到“十一五”末期，全國總裝機(jī)容量將達(dá)到500萬千瓦。畢業(yè)論文任務(wù)書專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化論 文 題 目：基于MATLAB的單相逆變器并網(wǎng)控制技術(shù)仿真研究目 錄1 緒論……………………………………………………………………………………1 課題研究背景及意義………………………………………………………………1 國內(nèi)外發(fā)展情況 ………………………………………………………………… 2 本課題要解決的問題 …………………………………………………………… 32 單相并網(wǎng)逆變器的總體設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 3 單相并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)…………………………………………………………3 單相并網(wǎng)逆變器的總體設(shè)計(jì)及功能劃分…………………………………………5 系統(tǒng)主電路拓?fù)洹? 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及各組成部分介紹………………………………………………6 單相并網(wǎng)逆變器的基本原理 …………………………………………………… 8 系統(tǒng)主電路參數(shù)設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 83 并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ………………………………………………………10 TMS320F2808DSP及開發(fā)環(huán)境CCS介紹 …………………………………………10 并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) …………………………………………………11 輔助電源設(shè)計(jì) …………………………………………………………………11 電壓檢測電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 12 電流檢測電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 13 過零檢測電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………13 IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………144 并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ……………………………………………………14 軟件總體設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………14 主程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………15 定時(shí)器下溢中斷程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………15 捕捉中斷程序設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 17 故障保護(hù)中斷程序設(shè)計(jì)………………………………………………………… 185 并網(wǎng)逆變器控制策略的研究與實(shí)現(xiàn)……………………………………………… 20 SPWM技術(shù)簡介…………………………………………………………………… 20 逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的控制策略分析…………………………………………… 23 并網(wǎng)逆變器的輸出控制……………………………………………………… 23 并網(wǎng)電流控制策略研究……………………………………………………… 24 并網(wǎng)電流閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型…………………………………………… 26 PI控制器參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 276 基于SPWM的并網(wǎng)系統(tǒng)MATLAB/Simulink仿真…………………………………… 29 MATLAB簡介……………………………………………………………………… 29 仿真模型的建立………………………………………………………………… 29 模型各部分參數(shù)設(shè)置…………………………………………………………… 30 仿真結(jié)果………………………………………………………………………… 32 仿真結(jié)果分析…………………………………………………………………… 347 結(jié)論………………………………………………………………………………… 34參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 36致謝…………………………………………………………………………………… 391 緒論 課題研究背景及意義在全球生態(tài)環(huán)境惡化和化石能源逐漸枯竭的雙重壓力下，對新能源的研究和利用已成為全球各國關(guān)注的焦點(diǎn)。到2005年底，全國風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘繛?26萬千瓦，居世界第十位。據(jù)了解，大部分的新能源直接產(chǎn)生的能量通常是不穩(wěn)定的，他們在并網(wǎng)時(shí)如果不加控制和調(diào)節(jié)，就會(huì)對電網(wǎng)造成沖擊，同時(shí)為了保證將盡可能多的有功能量送入電網(wǎng)，在新能源發(fā)電系統(tǒng)中還要加上儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，這些過程都需要利用變流技術(shù)對其進(jìn)行控制，因此新能源在從其原始狀態(tài)轉(zhuǎn)化到可供人們實(shí)際應(yīng)用的電能過程中與變流技術(shù)是密不可分的。作為新能源發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)的接口設(shè)