论文总字数：18383字

摘 要

近年来，随着我国对环境保护越来越重视，电动汽车逐渐取代普通汽车成为发展主流,V2G逆变器将动力电池的直流电逆变成220V单相交流并向电网供电，该系统能够有效对电网能量进行削峰填谷、调节电能质量与电网频率，本文以单相V2G逆变器为研究对象，论文具体研究内容如下：

主要是基于实验室现有的单相并网逆变器实验平台，以及以DSP为核心的逆变器控制器硬件，研究V2G逆变器控制策略，设计并实现逆变器软件，包括数据采集程序设计、控制程序设计，为了满足软件设计要求，需要加入三个中断服务程序——分别是A/D采样中断，ePWM中断，捕获中断，但在在软件设计中，由于传统规则采样法无法应对输入电压变化带来的影响，设计了一种假设在一个载波周期中调制波的函数不发生变化，但每个载波周期根据A/D中断计算调制波值实时更新电压调制比并通过时间基准寄存器特定点触发ePWM中断装载比较计数器的数值的SPWM生成方式。

仿真结果表明：电路的并网电流波形可以跟随并网电压，并且电流平均总谐波为3.04%，达到了并网的要求,在CCS上编写的适用程序也已经运行通过，没有逻辑问题。

关键词：V2G逆变器；DSP；PI控制

Abstract

In recent years, as China pays increasing attention to environmental protection, electric vehicles are taking the place of the traditional vehicles to become the mainstream of development. The V2G inverter converts the DC power of the power battery into 220V single-phase AC and supplies power to the power grid. Effectively cut the peak and valley of the grid energy, adjust the power quality and grid frequency. The design of my thesis takes single-phase V2G as the research object. The specific research contents of the thesis are as follows:

Mainly based on the existing single-phase grid-connected inverter experimental platform in the laboratory and the inverter controller hardware with DSP as the core, research V2G inverter control strategy, design and implement inverter software, including data acquisition Program design, control program design, in order to meet the software design requirements, need to add three interrupt service routines-A / D sampling interrupt, ePWM interrupt, capture interrupt, but in software design, due to the traditional regular sampling method can not deal with the effect of the input voltage change, assuming that the function of the modulated wave does not change in one carrier cycle, but each carrier cycle calculates the modulated wave value according to the A / D interrupt. The voltage modulation ratio is updated in real time and passed through the time reference register A specific point triggers the ePWM interrupt to load the SPWM generation method of the comparison counter value.

The matlab simulation results show that the grid-connected current phase position of the circuit can follow the phase position of grid-connected voltage, and the average total harmonic of the current is 3.04%, which meets the requirements of the grid-connected. The applicable program written on CCS has also been run without logic problems.

Keywords: V2G inverter；DSP；PI control

目 录

第1章 绪论 1

1.1 背景和研究意义 1

1.2 研究现状 1

1.3 研究内容 2

第2章 V2G逆变器拓扑选型 4

2.1 V2G逆变器的设计要求 4

2.1.1 逆变器的功能要求 4

2.1.2 逆变器的技术指标 4

2.2 V2G逆变器的拓扑选择 4

2.2.1 输入和输出方式分类 4

2.2.2 隔离方式分类 5

2.3 逆变电路的原理分析 6

第3章 V2G逆变器PI控制器设计 8

3.1 V2G逆变器的控制要求 7

3.1.1 V2G逆变器的控制目标 7

3.1.2 V2G逆变器的总体控制框图 7

3.2 全桥逆变控制策略分析 8

3.2.1 电流环设计 8

3.2.2 电压外环分析 9

3.3 仿真搭建与结果分析 11

3.3.1 仿真模块搭建 11

3.3.2 仿真结果分析 12

第4章 V2G逆变器软件设计 13

4.1 软件需求分析 13

4.2 软件总体程序设计 13

4.3 中断服务程序设计 14

4.3.1 ePWM中断及初始化设计 15

4.3.2 A/D采样中断设计 16

4.3.3 cap中断设计 17

4.4 PI控制程序设计 18

第5章 总结与展望 20

5.1 总结 20

5.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 背景和研究意义

近些年由于科学技术的飞速进步以及我国经济状况的不断向好发展，使得全国负荷量快速增加，电视、电脑等等这些设备的加入会导致电网中的电压、电流波形发生畸变，我们都知道电能质量的三个重要参数是电压、频率、谐波畸变率，电压和波形发生畸变势必会导致电能质量降低^[1]。电能质量的恶化会对用电设备造成很大的影响，降低用电设备的效率和使用寿命，甚至直接损坏用电设备，这会对社会的经济造成不小的损失。我们可以通过V2G逆变器将动力电池的直流电逆变成220V单相交流并向电网供电，V2G系统可以有效的提高电能质量，增强电网稳定性，调节电网频率^[2]，实现电网的经济运行^[3]。

通过上述对电能的重要性的叙述，我们就认识到对电能质量的调节改进的研究是这个时代电力研究的热点问题。发现了问题，只有合理地解决问题，才算善始善终。而单相V2G逆变器设计就在这之中扮演了“解决问题”的角色，这项研究在改善电能质量的研究中占据着重要的一环，V2G逆变器目前主要有双极式和单极式两种结构，考虑到电气隔离以及输入电压的处理宽度，两极性并网系统得到了广泛运用，文献[4]设计的DC/DC变换器在载波频率只达到20kHz时，逆变状态的效率就可以达到98%，但效率也跟SPWM的生成方式有关，以三角波比较生成SPWM为例，根据载波在半个周期的正负情况，分为单极性和双极性两种方法，双极性调节较为简单，对于全桥逆变电路，对角线上的两个开关管为相同状态，即同时开或者同时关，同一桥臂上的两个开关管为不同状态，但在实际电路中由于开关都需要一定时间，往往需要设置死区时间避免同桥臂开关管直通。而单极性调节避免了双极性中需要防止同一桥臂直通而导致电压源短接的问题^[5]，克服了死区时间会增大电流畸变率的难题。

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