pi双闭环调节c语言程序,基于双闭环PI和准PR控制的单相光伏逆变器的设计

摘要：

太阳能作为二十一世纪最具有发展潜力的清洁能源,近年来受到广泛关注.光伏发电技术越来越成熟,发展的也越来越好,逆变器作为光伏发电技术的核心,在整个系统中具有举足轻重的地位,其良好的性能能够很大程度上提高整个发电系统的效率.因此,对于逆变器的控制策略研究十分重要.然而,传统的PID控制策略并无法实现对逆变器输出电压的无静差调节,因此,本文提出了一种双闭环PI和准PR控制方法,该方法对于电流内环采用PI控制器控制,电压外环采用准PR控制器控制.并且通过MATLAB/Simulink仿真平台进行仿真,以DSP28335为核心设计出实验样机,具体内容包括以下几部分:首先,设计了单相光伏逆变器的主电路模型;该模型主要包括四个部分,分别为光伏部分,直流升压部分,逆变部分和滤波部分.对单极性SPWM控制的逆变器构建数学模型,并且简化该模型,在光伏部分选用扰动观测法实现最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT),为改善该方法易误判的不足,将瞬时功率改成平均功率步长方式,提高稳定性;在直流升压部分设计BOOST升压电路;逆变部分选用单相全桥逆变电路,控制部分通过设计电感电流与扰动电流前馈相结合的电流内环和电容电压外环相结合的双闭环控制模型;在此基础上,设计了LC滤波器,电流内环采用PI控制器,电压外环采用准PR控制器,对比分析PI,PR,准PR的特性.然后,进行了单相光伏逆变器的仿真实验;基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了光伏电池板仿真模块,光伏电池板的最大功率跟踪模块,DC-AC模块,SPWM控制模块,准比例谐振控制器模块(准PR模块)和LC滤波模块,设置符合要求的参数后得到了各模块的仿真波形,验证准确性和可行性.进一步进行半载,满载和阻感负载的仿真实验,对比PR,准PR两种不同控制策略下的仿真波形,通过FFT分析,验证双闭环PI和准PR控制策略的动态特性.最后,进行了单相光伏逆变器的硬件设计,软件设计和实验样机实验;以DSP28335为核心设计了BOOST升压电路,DC-AC逆变电路,时钟电路,复位电路,AD采样电路和电源电路部分.软件部分以C语言为程序语言,分别编写MPPT控制算法,SPWM控制算法.完成单相光伏逆变器的设计,样机实验在电力电子实验室的实验平台进行,进行样机搭建,调试和实验数据采集.仿真和实验结果表明了双闭环PI和准PR控制策略在单相光伏逆变器的设计中能够实现无静差调节,准PR控制器实现了在基波频率处的无穷增益和较宽的带宽,设计出的单相光伏逆变器具有良好的性能,为光伏发电的发展奠定了更坚实的基础.

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