小功率太陽能控制器的研究

【摘要】：太陽能由于它資源豐富,無污染受到了人們的青睞。但太陽能電池的成本偏高,原料也極為有限。此外,太陽能的利用率處于極低的階段,只有10%左右。提高太陽能這一豐富資源的利用率,需要對太陽能最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。 對于中小功率用戶來說,獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)基本上就能夠滿足其正常生活需要。一般來說,太陽能發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列,蓄電池和太陽能控制器組成。控制器的作用就是調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電壓實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤功能,控制蓄電池防止過充電和過放電維持系統(tǒng)平衡。 本文介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成,闡述了太陽能電池的工作特性及原理。為了更好地研究太陽能的性能,本文結(jié)合物理參數(shù)和實(shí)際工作參數(shù),對太陽能電池進(jìn)行了建模及仿真。通過仿真證明,模型和太陽能電池理論數(shù)據(jù)相符合。通過對太陽能電池輸出特性的分析,給出了最大功率點(diǎn)跟蹤的概念,同時(shí)介紹了幾種常用的算法,并最終確定了自尋優(yōu)和非自尋優(yōu)相結(jié)合的跟蹤算法。在此基礎(chǔ)上,利用MATLAB軟件的仿真功能,結(jié)合主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對最大功率點(diǎn)跟蹤算法進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了算法的快速響應(yīng)和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制器結(jié)合MPPT技術(shù)能夠有效地控制蓄電池的充、放電,避免蓄電池在應(yīng)用中出現(xiàn)的過充、過放現(xiàn)象,最大程度地儲(chǔ)存光伏電池所產(chǎn)生的電能。 本系統(tǒng)采用DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),通過對各種變換電路的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié),選用TMS320F2812DSP芯片作為控制器對系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤和蓄電池進(jìn)行控制,使用IGBT器件并采用BUCK控制電路作為獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同時(shí)完成了軟件流程的設(shè)計(jì),來實(shí)現(xiàn)控制器的功能。 【關(guān)鍵詞】：光伏 最大功率點(diǎn)跟蹤 蓄電池 控制器
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 光伏發(fā)電背景及意義8-9
• 1.2 光伏產(chǎn)業(yè)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-13
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的發(fā)展及現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 我國光伏發(fā)電的發(fā)展及現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢13
• 1.3 本課題的研究內(nèi)容與意義13-15
• 1.3.1 課題研究的主要內(nèi)容13-14
• 1.3.2 課題研究的意義14-15
• 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本理論15-22
• 2.1 光伏發(fā)電的基本原理15-17
• 2.2 光伏電池的輸出特性及影響因素17-18
• 2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成18-21
• 2.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成18-19
• 2.3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 光伏最大跟蹤系統(tǒng)算法研究及實(shí)現(xiàn)22-28
• 3.1 光伏最大功率跟蹤的原理22
• 3.2 光伏最大功率跟蹤算法22-26
• 3.2.1 恒定電壓跟蹤法22-24
• 3.2.2 干擾觀察法24-25
• 3.2.3 增量電導(dǎo)法25-26
• 3.3 本文所采用的最大功率跟蹤算法26-27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的充放電控制系統(tǒng)28-32
• 4.1 蓄電池的工作原理及特性參數(shù)28-29
• 4.2 蓄電池充電技術(shù)29-30
• 4.3 本系統(tǒng)的控制策略30-31
• 4.4 本章小結(jié)31-32
• 第五章 太陽能獨(dú)立光伏發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)32-52
• 5.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)32-39
• 5.1.1 DC/DC變換器的選擇32-38
• 5.1.2 儲(chǔ)能電感L的選擇38
• 5.1.3 濾波電容C的選擇38-39
• 5.1.4 功率開關(guān)管和二極管的選擇39
• 5.2 硬件電路設(shè)計(jì)39-41
• 5.2.1 DSP外圍電路設(shè)計(jì)40-41
• 5.3 采樣檢測電路設(shè)計(jì)41-43
• 5.3.1 電壓采樣檢測電路42
• 5.3.2 電流采樣檢測電路42-43
• 5.3.3 溫度傳感器的選擇43
• 5.4 A/D轉(zhuǎn)換器輸入電路設(shè)計(jì)43-44
• 5.5 輔助電源電路設(shè)計(jì)44
• 5.6 光電隔離驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)44-45
• 5.7 與PC機(jī)串行通訊的實(shí)現(xiàn)45-46
• 5.8 軟件設(shè)計(jì)46-51
• 5.8.1 主程序46-47
• 5.8.2 最大功率點(diǎn)跟蹤子程序47-49
• 5.8.3 充電控制子程序49-50
• 5.8.4 采樣中斷子程序50
• 5.8.5 程序抗干擾措施50-51
• 5.9 本章小結(jié)51-52
• 第六章 系統(tǒng)仿真結(jié)果及數(shù)據(jù)52-61
• 6.1 系統(tǒng)的仿真52-58
• 6.1.1 太陽能電池的仿真模型52-54
• 6.1.2 太陽能電池的仿真結(jié)果54-55
• 6.1.3 最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)的仿真55-56
• 6.1.4 仿真結(jié)果分析56-58
• 6.2 蓄電池實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析58-60
• 6.3 本章小結(jié)60-61
• 第七章 全文總結(jié)與展望61-63
• 7.1 全文總結(jié)61-62
• 7.2 未來工作展望62-63
• 碩士期間發(fā)表論文63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-66

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