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小功率独立光伏控制器的设计

作　者: 郭光伟
导　师: 杨海柱
学　校: 河南理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 独立光伏发电系统 最大功率点跟踪 铅酸蓄电池 控制器
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 303次
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内容摘要


随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重,开发利用清洁的可再生能源势在必行。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一。其中太阳能光伏利用受到世界各国的普遍关注。太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,是理想的可再生能源。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分,并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。由于太阳能电池阵列是光伏发电系统的能源供给部分和核心部件之一,因此在光伏发电系统的研究中,本文首先介绍了光伏系统的组成和特性,分析了太阳辐射强度和温度对太阳能电池阵列的影响,给出了太阳能电池的数学模型,讲述了最大功率点跟踪(MPPT)问题,并对本论文采用的最大功率点跟踪的方法进行了详细介绍。独立光伏系统中用到了蓄电池组,蓄电池在整个光伏系统的成本中占的比重比较大,且容易损坏,因此本论文介绍了密封阀控式铅酸蓄电池的特性,并针对蓄电池的特性,设计了一种能够自动实现“四阶段充电”的电路,以保证最大限度的延长蓄电池的寿命。本文针对目前应用广泛的太阳能独立光伏发电系统进行了研究,对系统中常用的DC/DC变换器拓扑及其优缺点进行了总结,选用Boost电路作为蓄电池前级实现MPPT电路,并对其主电路参数进行了设计。逆变系统电路先用Boost电路升压,然后用全桥逆变电路给负载供电。分析了光伏系统逆变器的结构和控制策略,本文使用改进的固定频率SPWM电流控制策略,较好地实现了逆变器的正弦电流输出控制,完成了基于TMS320F2407A DSP控制系统的硬件电路设计和软件设计。该系统较好的实现了本文提出的控制方案,完成了设计的各项功能,通过实验表明,该控制方案简单可行,系统稳定可靠,性能良好。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
1 引言  11-19
  1.1 课题研究背景和意义  11-12
  1.2 太阳能光伏发电国内外研究现状与发展趋势  12-15
    1.2.1 国外太阳能光伏发电现状与发展趋势  12-13
    1.2.2 我国太阳能光伏发电现状与发展趋势  13-15
  1.3 太阳能光伏发电系统简介  15
  1.4 独立光伏发电系统概述  15-16
  1.5 本文主要研究内容和任务  16-19
2 最大功率跟踪控制问题  19-31
  2.1 最大功率跟踪控制问题  19
  2.2 最大功率跟踪控制的方法研究  19-23
  2.3 MPPT 的具体实现  23-25
  2.4 MPPT 硬件电路设计  25-29
  2.5 本章小结  29-31
3 蓄电池充电方案设计  31-47
  3.1 蓄电池的电特性  31-34
  3.2 蓄电池注意事项  34-35
  3.3 铅酸蓄电池充电控制方法  35-39
    3.3.1 常用充电方法  35-38
    3.3.2 四阶段充电法  38-39
  3.4 充电电路  39-44
    3.4.1 UC3909 芯片概述  39-40
    3.4.2 UC3909 控制回路原理  40-41
    3.4.3 充电器电路设计  41-44
  3.5 本章小结  44-47
4 光伏系统逆变电路设计  47-63
  4.1 前级直流升压电路  47-52
    4.1.1 Buck-boost 电路  47-48
    4.1.2 Cuk 电路  48-49
    4.1.3 Boost 电路原理  49-52
  4.2 逆变电路设计  52-55
  4.3 智能功率模块  55-56
  4.4 控制电路设计  56-58
    4.4.1 控制芯片TMS320LF2407A  57
    4.4.2 TMS320LF2407A 控制框图  57-58
  4.5 辅助电源设计  58-61
    4.5.1 辅助电源设计要求  58-59
    4.5.2 辅助电源电路设计  59-61
  4.6 本章小结  61-63
5 控制系统软件设计  63-71
  5.1 系统软件的总体设计  63-65
  5.2 系统主程序流程图  65-66
  5.3 充电模块软件设计  66-67
  5.4 放电模块软件设计  67-68
  5.5 显示模块设计  68-69
  5.6 控制系统软件抗干扰措施  69-70
  5.7 本章小结  70-71
6 实验结果分析  71-75
  6.1 蓄电池充电实验  71-72
  6.2 逆变电路输出实验  72-73
  6.3 辅助电源实验  73-75
7 结论与展望  75-77
  7.1 总结  75
  7.2 展望  75-77
参考文献  77-81
作者简历  81-83
学位论文数据集  83-84
详细摘要  84-87

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 太阳能发电
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