太陽能半導體照明系統(tǒng)電力電子接口的建模及控制

【摘要】：隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)能源的短缺以及對環(huán)境保護問題的關注,太陽能半導體照明系統(tǒng)的研究和應用有著重要的意義。太陽能半導體照明系統(tǒng)屬于光伏發(fā)電離網應用,由太陽能電池組件、蓄電池、LED半導體照明負載、電力電子接口等組成,電力電子接口包括組件與蓄電池間的接口和蓄電池與LED負載間的接口。 太陽能電池組件的輸出功率隨著太陽輻射強度、環(huán)境溫度和負載的改變而變化,使太陽能電池組件工作于最大功率輸出狀態(tài)是組件與蓄電池間的接口的主要功能,同時,半導體負載的發(fā)光照度取決于工作電流,控制LED的電流是蓄電池與LED負載間接口的主要任務。另外,蓄電池工作時還要滿足充電和放電控制要求。 本文設計了太陽能半導體照明系統(tǒng)的電力電子接口的主電路和控制方案。對接口的工作狀態(tài)進行了理論分析,基于狀態(tài)變量開關周期平均方法建立了接口主電路的數學模型。 以蓄電池的端電壓作為太陽能半導體照明系統(tǒng)的主控變量,實現了蓄電池的充電和放電控制。組件與蓄電池間的接口以改進后的電導增量法實現了太陽能電池組件的最大功率跟蹤控制。蓄電池與LED負載間接口以開關電流峰值為控制變量,實現了LED電流的恒流控制。 蓄電池與LED負載之間的接口以Boost直流變換電路實現,并進行了仿真和實驗驗證。 【關鍵詞】：太陽能最大功率跟蹤 電流控制 電力電子接口 LED照明
【學位授予單位】：武漢紡織大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TM923.34
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太陽能半導體照明系統(tǒng)的概述9-11
• 1.3 太陽能半導體照明系統(tǒng)的國內外發(fā)展狀況11-14
• 1.3.1 光伏技術國內外發(fā)展狀況11-12
• 1.3.2 LED 照明的國內外發(fā)展狀況12-13
• 1.3.3 電力電子接口的國內外發(fā)展狀況13-14
• 2 太陽能半導體照明系統(tǒng)的工作原理及特性14-37
• 2.1 太陽能電池的工作原理及特性14-22
• 2.1.1 太陽能電池的工作原理14
• 2.1.2 太陽能電池的最大功率點特性14-22
• 2.2 LED 的工作原理及主要電特性22-23
• 2.2.1 LED 的工作原理22
• 2.2.2 LED 的恒流工作特性22-23
• 2.3 蓄電池的工作原理及充放電特性23-27
• 2.3.1 蓄電池的工作原理23-24
• 2.3.2 蓄電池的充電特性24-26
• 2.3.3 蓄電池的放電特性26-27
• 2.4 電力電子接口的功能27-37
• 2.4.1 太陽能電池與蓄電池間的電力電子接口的功能27-35
• 2.4.2 蓄電池與LED 負載間的電力電子接口的功能35-37
• 3 太陽能半導體照明系統(tǒng)的建模及理論分析37-46
• 3.1 太陽能電池與蓄電池間的電力電子接口的建模及理論分析37-41
• 3.1.1 太陽電池與蓄電池間的電力電子接口的主電路實現37-38
• 3.1.2 太陽電池與蓄電池間的電力電子接口的控制電路38-41
• 3.2 蓄電池與LED 負載間的電力電子接口的建模及理論分析41-46
• 3.2.1 蓄電池與LED 負載間的電力電子接口的主電路實現41-42
• 3.2.2 蓄電池與LED 負載間的電力電子接口的控制電路42
• 3.2.3 蓄電池與LED 負載間的接口主電路的數學模型42-46
• 4 太陽能半導體照明系統(tǒng)的仿真驗證46-49
• 5 太陽能半導體照明系統(tǒng)的實驗驗證49-52
• 結論與展望52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻54-57
• 附錄57

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