太陽能微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究

【摘要】：太陽能是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ脑偕茉?利用過程中不會產(chǎn)生有害物質(zhì)污染環(huán)境,應(yīng)用起來比較簡單方便。隨著化石能源的能耗,環(huán)境污染和能源短缺日益突出,最大力度地開發(fā)太陽能已刻不容緩。太陽能發(fā)電是太陽能利用方法之一,受到世界各地普遍關(guān)注。太陽能發(fā)電是一種能量轉(zhuǎn)換的發(fā)電方式,可分為離網(wǎng)式應(yīng)用和并網(wǎng)式應(yīng)用。目前,應(yīng)用最多的發(fā)電方式是并網(wǎng)式。本文設(shè)計了一種1kW太陽能微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),是一種在局部范圍內(nèi)建立的單相并網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)。首先,本文介紹了國內(nèi)外太陽能發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展前景,又分析了太陽能電池的特性,并重點研究了幾種最大功率跟蹤方法。然后設(shè)計了兩個模塊,主要包括:DC-DC升壓模塊和DC-AC逆變模塊。其中DC-DC升壓模塊,主要利用全橋LLC諧振電路實現(xiàn)直流電壓的泵升,為逆變部分提供了穩(wěn)定的輸入電壓;DC-AC逆變模塊,主要利用單相電壓型逆變電路,其中逆變部分的控制系統(tǒng)采用基于SPWM電壓電流雙環(huán)控制方法,實現(xiàn)逆變輸出電流與電網(wǎng)電壓的頻率和相位跟蹤。整個系統(tǒng)的控制核心選用STM32F051單片機。最后,本文對發(fā)電系統(tǒng)各個部分進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計和器件選用,完成了驅(qū)動電路、采樣電路等硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。根據(jù)整個系統(tǒng)的理論分析,在仿真軟件MATLAB/SimuIink和Multisim環(huán)境下,建立了升壓變換部分和逆變部分的仿真模型,得到了諧振兩端電壓、諧振電流、電網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電流的仿真結(jié)果。搭建了實驗驗證平臺,對仿真結(jié)果進(jìn)行了驗證,為以后太陽能發(fā)電系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 最大功率點跟蹤(MPPT) 全橋LLC諧振變換電路 逆變電路 電壓電流雙環(huán)控制 STM32F051
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615;TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 太陽能發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r10-13
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 太陽能微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的分類13-14
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容14-15
• 第2章 太陽能電池陣列特性和最大功率跟蹤15-32
• 2.1 太陽能微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的總體概況15-16
• 2.2 太陽能電池陣列特性16-22
• 2.2.1 太陽能電池的基本原理16-17
• 2.2.2 太陽能電池等效電路及輸出特性分析17-20
• 2.2.3 太陽能電池受外界環(huán)境影響的特性分析20-22
• 2.3 MPPT最大功率跟蹤技術(shù)22-30
• 2.3.1 最大功率跟蹤原理22-23
• 2.3.2 最大功率跟蹤方法23-30
• 2.4 MPPT仿真波形30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 DC-DC升壓變換器32-46
• 3.1 DC-DC升壓變換器的拓?fù)?/span>32-34
• 3.2 全橋LLC諧振變換電路34-37
• 3.2.1 全橋LLC諧振變換電路的工作特性34-36
• 3.2.2 fm36-37
• 3.3 諧振變換器的特性分析37-42
• 3.3.1 空載和短路特性39-41
• 3.3.2 零電壓開通條件41-42
• 3.4 諧振變換器的仿真模型分析42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第4章 DC-AC逆變器的控制系統(tǒng)46-62
• 4.1 并網(wǎng)逆變器的分類和選型46-47
• 4.2 單相電壓型逆變系統(tǒng)工作原理47-48
• 4.3 單相逆變的輸出控制理論48-49
• 4.4 功率開關(guān)管的SPWM調(diào)制方法49-52
• 4.4.1 單極性SPWM調(diào)制49-50
• 4.4.2 雙極性SPWM調(diào)制50-51
• 4.4.3 SPWM波的生成方式51-52
• 4.5 逆變器輸出電流的控制方法52-54
• 4.5.1 電流滯環(huán)控制方法52-53
• 4.5.2 三角波比較方法53
• 4.5.3 電壓電流雙環(huán)控制方法53-54
• 4.6 逆變器控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型54-56
• 4.7 鎖相環(huán)技術(shù)56-57
• 4.8 逆變系統(tǒng)的仿真模型分析57-60
• 4.9 本章小結(jié)60-62
• 第5章 太陽能微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計62-81
• 5.1 控制器STM32F05162-63
• 5.2 全橋LLC諧振變換器的應(yīng)用參數(shù)63-67
• 5.2.1 技術(shù)參數(shù)63-65
• 5.2.2 變壓器設(shè)計65-67
• 5.2.3 功率器件的選取67
• 5.3 全橋逆變器的參數(shù)設(shè)計67-69
• 5.3.1 逆變器輸入側(cè)電容選取67-68
• 5.3.2 功率開關(guān)管的選擇68-69
• 5.4 濾波器參數(shù)設(shè)計69-72
• 5.5 輔助電源模塊的設(shè)計72-73
• 5.6 驅(qū)動電路的設(shè)計73-74
• 5.7 采樣電路的設(shè)計74-78
• 5.8 本章小結(jié)78-81
• 第6章 系統(tǒng)軟件設(shè)計81-87
• 6.1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案81
• 6.2 MPPT算法軟件設(shè)計81-83
• 6.3 產(chǎn)生SPWM波的軟件設(shè)計83-84
• 6.4 鎖相環(huán)軟件實現(xiàn)84-86
• 6.5 本章小結(jié)86-87
• 結(jié)論87-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文93-95
• 附表95-98
• 致謝98

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