课件设计指导书(光伏).docVIP

电机控制模块课程设计指导书　　 一、目的 1、 巩固电机控制课程的理论知识。 2、 学习和掌握中电力电子系统控制系统设计的基本方法，设计一个光伏并网装置； 养学生独立分析和解决工程问题的工作能力及实际工程设计的基本技能； 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行研究，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 研究光伏并网装置的理论，并进行仿真； 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 图1 系统组成框图 系统主电路、采样调理电路、控制电路、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 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的三相正弦交流电并并网。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、偏置电路和滤波三部分组成。若采样电压有效值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RM=120欧姆的测量电阻。 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 采用自保护型IGBT门极驱动厚膜集成电路HL402 ，配合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行整定，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。它的内部有带静电屏蔽的光电耦合器，用来实现与输入部分的隔离，显著提高HL402抗共模干扰的能力。HL402对信号进行脉冲功率放大，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4 HL402 正常应用典型接线图 5、软件参考流程 由于采用了DSP控制，可利用其专有的事件管理模块，产生PWM波，使编程的工作量大为减少，采用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，实施对主电路的控制，逆变出400Hz的三相交流电。编程采用顺序结构，调用子程序简单方便。 图5 主程序流程图 5.1 控制算法选择 在本系统中选用数字PID控制算法，数字PID控制在生产过程中是一种最普遍采用的控制方法，将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称PID控制器。数字PID控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。因此，需要采用离散化方法。 PID控制器各校正环节的作用如下： (1)比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减小偏差。 (2)积分环节：主要用于消除静差，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，减少调节时间。 5.2 SPWM波程序设计 SPWM技术目前已经在实际得到非常普遍的应用。经过长期的发展，大致可分成电压SPWM，电流SPWM和磁通SPWM。其中电压和电流SPWM是从电源角度出发的SPWM，而磁通SPWM则是从电动机角度出发的SPWM。 电压SPWM技术是通过生成的SPWM波信号来控制逆变器的开关管，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成本最低的方法，它通过实时计算来生成SPWM波。但是实时计算对控制器的运算速度要求非常高。DSP无疑是能满足这一要求的最理想的控制器。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。 对称规则采样法的数学模型非常简单，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逼近程度仍然存在较大的误差。如果既