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太阳能光伏并网发电系统的研究

作　者: 张志高
导　师: 李文江
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 太阳能光伏发电 最大功率点跟踪控制算法 光伏逆变器 DSP
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文以太阳能光伏并网发电系统为主要的研究对象。首先,对光伏电池发电的基本原理和输出特性做出了分析,由于光伏电池受到外部环境温度和光照辐射强度的影响,需要对最大功率点进行跟踪来提高光伏电池的发电效率。其次,对目前比较流行的最大功率点跟踪控制算法进行了研究,在此基础上提出了离散非恒定步长搜索法。该方法在启动的阶段和光照辐射强度变化大的时候采用定时非恒定步长搜索算法,而在光照辐射强度变化小时采用定时占空比来实现最大功率点跟踪的方法,因此可以避免在最大功率点附件的功率振荡所带来的功率损失,并通过PSIM仿真平台对该算法进行了仿真,验证了该方法的可行性。再次,对光伏逆变器的性能指标及其结构进行了研究,提出了双全桥逆变器,并对其进行了优化设计。在控制方法上,采用了无差拍控制方法,通过Matlab仿真平台对该控制方法进行了仿真验证。最后,在此基础上设计了一套基于TMS320F2812 DSP为控制核心的200W的太阳能光伏并网发电系统。并在Matlab/SIMULINK仿真平台上对太阳能光伏发电系统进行了仿真。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-15
  1.1 太阳能光伏发电背景及其意义  11
  1.2 太阳能光伏发电国内外研究现状与发展趋势  11-13
    1.2.1 国外太阳能光伏发电现状与发展趋势  12
    1.2.2 国内太阳能光伏发电现状与发展趋势  12-13
  1.3 本文的主要研究内容  13-15
2 最大功率点跟踪方法的研究  15-30
  2.1 光伏电池的发电原理及特性分析  15-18
    2.1.1 光伏电池发电原理  15
    2.1.2 太阳能光伏电池的数学模型及工作特性  15-17
    2.1.3 太阳能光伏电池的输出特性  17-18
  2.2 光伏阵列最大功率点跟踪原理  18-20
  2.3 MPPT 控制方法的分析和比较  20-24
    2.3.1 恒定电压法  20-21
    2.3.2 扰动观察法  21-23
    2.3.3 电导增量法  23-24
  2.4 离散非恒定步长搜索法的MPPT 的研究  24-29
    2.4.1 离散非恒定步长搜索法的工作原理  25-27
    2.4.2 离散非恒定步长搜索法的仿真实验  27-29
  2.5 本章小结  29-30
3 光伏逆变器的研究与优化设计  30-42
  3.1 光伏并网逆变器的设计原则及性能指标  30-31
    3.1.1 设计原则  30
    3.1.2 性能指标  30-31
  3.2 光伏逆变器的结构  31-33
    3.2.1 高频链逆变器结构  32
    3.2.2 直流链逆变器结构  32-33
    3.2.3 光伏逆变器的总结  33
  3.3 光伏逆变器电路的设计  33-38
    3.3.1 DC/AC 逆变电路  34-38
  3.4 光伏逆变器控制方法的研究  38-40
    3.4.1 光伏逆变器无差拍电流控制的研究  38-40
  3.5 系统仿真实验  40-41
  3.6 本章小结  41-42
4 DC/DC 控制器的研究  42-50
  4.1 DC/DC 变换电路的概述  42
  4.2 Boost 变换电路  42-45
  4.3 Boost 变换电路的最大功率点跟踪原理  45-46
  4.4 Boost 变换器主要参数的设计  46-48
    4.4.1 储能电感L  46
    4.4.2 滤波电容C  46-47
    4.4.3 高频变压器的设计  47
    4.4.4 MOSFET 的选取  47
    4.4.5 整流二极管的选取  47-48
  4.5 Boost 控制回路的仿真  48-49
  4.6 本章小结  49-50
5 基于DSP 的光伏并网发电系统的设计  50-65
  5.1 控制系统CPU 的选取  50-51
  5.2 系统的辅助电路  51-52
  5.3 数据采样电路的设计  52-58
    5.3.1 DSP 与 ADS8364 接口电路  53
    5.3.2 采样信号处理电路的设计  53-56
    5.3.3 过流保护电路的设计  56-57
    5.3.4 MOSFET 驱动电路  57-58
  5.4 软件设计  58-62
    5.4.1 控制系统软件的设计  58-59
    5.4.2 光伏并网数字锁相环的程序设计  59-60
    5.4.3 数据采样模块的程序设计  60-61
    5.4.4 事件管理器模块  61-62
  5.5 系统仿真  62-64
  5.6 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-68
附录A 实验部分照片  68-70
作者简历  70-71
学位论文数据集  71-72

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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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