本文選題：移相全橋DC/DC控制器 + ZVS　； 參考：《揚(yáng)州大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：太陽(yáng)能作為一種無(wú)污染的綠色能源,它的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到重視。直流微網(wǎng)中一個(gè)重要的能源來(lái)源就是光伏發(fā)電,但是太陽(yáng)能電池板的輸出電壓一般比較低,不能直接與直流微網(wǎng)中高電壓等級(jí)的直流母線相連,因此需要通過(guò)一個(gè)中間接口與直流母線相連,這個(gè)中間接口即為電力電子變換元件。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,DC/DC變換器常常被用來(lái)作為這一中間接口,DC/DC變換器不僅可以將光伏電池輸出的低電壓升高到所需求的高電壓,還可以對(duì)太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤,從而提高了電池的利用率。本文光伏智能接口主要由光伏電池,功率電路,傳感器電路,調(diào)理電路,A/D轉(zhuǎn)換電路,CPU控制板,手持器,Zigbee接口等組成。功率電路主要包括逆變電路,高頻變壓器和整流電路。傳感器電路所采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,A/D轉(zhuǎn)換輸出到CPU進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算與控制。手持器主要用于觀測(cè)和修改參數(shù)。論文首先闡述了直流微網(wǎng)的現(xiàn)狀與發(fā)展,光伏DC/DC控制器的特點(diǎn)和發(fā)展,分析了移相全橋ZVS PWM DC/DC全橋變換器的工作原理。在分析和研究了移相全橋DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法基礎(chǔ)上,搭建了PSIM移相仿真模塊,對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)移相全橋DC/DC變換器中因特性不一致使變壓器初級(jí)產(chǎn)生直流分量而導(dǎo)致的偏磁問(wèn)題,提出了不對(duì)稱(chēng)移相的偏磁數(shù)字抑制方法,并給出了基于TMS320F28335 DSP不對(duì)稱(chēng)移相的實(shí)現(xiàn)方法,經(jīng)仿真和實(shí)驗(yàn)表明,取得了較好的效果。此外,系統(tǒng)在并入直流母線之前首先要將電壓穩(wěn)定到直流母線所設(shè)定的電壓600V,有效的防止了在并網(wǎng)的瞬間將電網(wǎng)電壓拉低。在升壓時(shí)為了防止電壓的過(guò)沖,加入了慣性環(huán)節(jié),使系統(tǒng)使得整個(gè)系統(tǒng)可以安全有效的運(yùn)行。最后,針對(duì)光伏電池的伏安特性具有強(qiáng)烈的非線性,對(duì)負(fù)載適應(yīng)性較差,且太陽(yáng)電池的輸出功率隨光照強(qiáng)度和溫度等因素而變化的問(wèn)題,采用基于正弦擾動(dòng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power point tracking, MPPT)非線性控制方法,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法控制效果很好。在完成設(shè)計(jì)和調(diào)試基于TMS320F28335DSP的CPU控制板后,制作了功率板,調(diào)理板和傳感器采樣板,并進(jìn)行了PWM移相、A/D轉(zhuǎn)換和并網(wǎng)等主要程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。針對(duì)基于直流微網(wǎng)中的Zigbee通訊要求,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的通訊協(xié)議和串行通訊程序。
[Abstract]:Solar energy, as a kind of green energy without pollution, has been paid more and more attention to. An important source of energy in DC microgrids is photovoltaic power generation, but the output voltage of solar panels is generally low and cannot be directly connected to the DC busbar with high voltage levels in the DC microgrid. So it is necessary to connect with DC bus through an intermediate interface, which is called power electronic conversion element. In photovoltaic systems, DC / DC converters are often used as an intermediate interface to not only increase the output voltage of photovoltaic cells to the required high voltage, but also to track the maximum power of the solar cells. Thus, the utilization rate of the battery is improved. This paper mainly consists of photovoltaic cell, power circuit, sensor circuit, conditioning circuit, A / D conversion circuit, CPU control board, handheld device, Zigbee interface and so on. Power circuit mainly includes inverter circuit, high-frequency transformer and rectifier circuit. The signal collected by the sensor circuit is processed through the conditioning circuit and then the A / D conversion is output to the CPU for corresponding operation and control. Handheld devices are mainly used to observe and modify parameters. In this paper, the current situation and development of DC microgrid, the characteristics and development of DC / DC controller are introduced, and the working principle of phase-shifted full bridge ZVS PWM DC / DC full-bridge converter is analyzed. Based on the analysis and study of the topology and control method of phase-shifted full-bridge DC / DC converter, the PSIM phase-shifting simulation module is built and verified. In order to solve the problem of bias magnetic field caused by inconsistent characteristics in phase-shifted full-bridge DC / DC converter, an asymmetric phase-shift digital bias suppression method is proposed, and the realization method of asymmetric phase shift based on TMS320F28335 DSP is presented. Simulation and experiments show that good results have been achieved. In addition, the system must first stabilize the voltage to the voltage 600V set by the DC bus before incorporating the DC bus, which effectively prevents the grid voltage from being lowered in the instant of grid connection. In order to prevent voltage overshoot, inertia link is added to make the whole system work safely and effectively. Finally, aiming at the problem that the volt-ampere characteristic of photovoltaic cell is strongly nonlinear, the adaptability to load is poor, and the output power of solar cell varies with light intensity and temperature, etc. A nonlinear control method based on sinusoidal perturbation for maximum power point tracking (maximum power point tracking,) is proposed. The simulation and experimental results show that the proposed method is effective. After the design and debugging of the CPU control board based on TMS320F28335 DSP, the power board, the conditioning board and the sensor sampling board are made, and the main programs, such as PWM phase-shifting Ar / D conversion and grid-connected, are designed and debugged. According to the communication requirement of Zigbee based on DC microgrid, the corresponding communication protocol and serial communication program are designed.
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM46

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本文編號(hào)：2062460