LLC光伏功率均衡器的研究

【摘要】：近年來,隨著社會的發(fā)展,全球很多國家都面臨能源危機和使用煤炭,石油等傳統(tǒng)能源引起的環(huán)境污染問題,尋找可再生和無污染的清潔能源越來越受到各個國家的重視。從光生伏特效應被發(fā)現(xiàn)開始,光伏發(fā)電一直被認為是理想的清潔能源,并漸漸成為綠色能源的主要獲得方式。按照PV板連接方式,主流光伏發(fā)電方式有集中模式,串聯(lián)模式和交流模式。交流模式適用于分布式光伏發(fā)電,由于使用的光伏板數量可以很少,需要的面積小,其在家庭,樓宇的屋頂有廣泛的使用,可以充分的利用屋頂空間；集中模式和串聯(lián)模式是通過一定數量PV板的串并聯(lián)組合成PV板陣列,PV板串并聯(lián)使用后,其輸出的能量等級和發(fā)電效率可以達到很高,發(fā)出的能量經過逆變網絡可直接潰入電網,完成真正意義的并網發(fā)電。但由于其使用的PV板數量巨大,占用面積大,一般在大型光伏發(fā)電站中使用。在將PV板進行串聯(lián)組合后,當串聯(lián)陣列中出現(xiàn)PV板遮蔽情況時,整個串聯(lián)PV板陣列會出現(xiàn)輸出功率減少和多峰值的情況,對其輸出功率有很大影響。本文首先對遮蔽情況下串聯(lián)PV板陣列工作狀態(tài)進行了分析,得出遮蔽情況時輸出功率降低的原因,提出使用光伏功率均衡器來解決遮蔽情況下出現(xiàn)的問題,結合光伏發(fā)電系統(tǒng)的特性,選擇半橋LLC諧振拓撲做為光伏功率均衡器的實現(xiàn)電路。在介紹了半橋LLC諧振拓撲的工作原理后,使用擴展函數描述法對其進行了小信號建模。為驗證理論分析得到的電路參數的正確性,使用PSIM軟件搭建了系統(tǒng)工作仿真圖。并制作了一個基于數字控制的162W光伏功率均衡器樣機,使用TI公司的TMS320F28335芯片完成整個光伏功率均衡器的控制設計,時序控制和各種保護功能。最后完成樣機的調試。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 均衡器 LLC諧振電路 數字控制
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN715
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.1.1 全球能源結構的發(fā)展趨勢9-10
• 1.1.2 光伏發(fā)電的優(yōu)缺點10
• 1.2 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 課題研究主要內容及章節(jié)安排12-14
• 第二章 光伏功率均衡器原理分析14-29
• 2.1 PV板單個電池細胞分析14-15
• 2.2 光伏發(fā)電中PV板連接方式15-17
• 2.3 串聯(lián)PV板陣列工作狀態(tài)17-19
• 2.4 光伏功率均衡器工作原理19-22
• 2.5 光伏功率均衡器拓撲選擇及模型分析22-28
• 2.5.1 光伏功率均衡器拓撲選擇22-23
• 2.5.2 基于半橋LLC的光伏功率均衡器模型分析23-28
• 2.6 本章小節(jié)28-29
• 第三章 半橋LLC諧振變換器分析29-45
• 3.1 半橋LLC諧振變換器工作原理分析29-35
• 3.1.1 半橋LLC諧振變換器的基本結構29-30
• 3.1.2 半橋LLC諧振變換器的增益分析30-35
• 3.2 半橋LLC諧振變換器工作波形分析35-40
• 3.3 LLC光伏功率均衡器參數設計40-44
• 3.3.1 LLC光伏功率均衡器參數要求40-41
• 3.3.2 LLC光伏功率均衡器主器件設計41-44
• 3.4 本章小節(jié)44-45
• 第四章 LLC光伏功率均衡器軟硬件設計45-69
• 4.1 電路硬件設計45-52
• 4.1.1 電路主功率器件選型45-46
• 4.1.2 MOS管驅動電路設計46-47
• 4.1.3 信號調理電路的設計47-49
• 4.1.4 輔助電源設計49-52
• 4.2 系統(tǒng)的控制環(huán)路設計52-58
• 4.2.1 求取主電路傳遞函數52-55
• 4.2.2 系統(tǒng)控制環(huán)路分析55
• 4.2.3 系統(tǒng)環(huán)路補償設計55-58
• 4.3 系統(tǒng)的軟件設計58-68
• 4.3.1 控制器的資源分配58-60
• 4.3.2 系統(tǒng)狀態(tài)機設計60-62
• 4.3.3 系統(tǒng)主功率控制設計62-64
• 4.3.4 PV板DMPPT的實現(xiàn)64-68
• 4.4 本章小節(jié)68-69
• 第五章 仿真與實驗69-80
• 5.1 系統(tǒng)啟動仿真69-70
• 5.2 系統(tǒng)正常工作仿真70-74
• 5.2.1 未加入DMPPT電路仿真70-72
• 5.2.2 加入DMPPT仿真分析72
• 5.2.3 加入MPPT仿真分析72-74
• 5.3 半橋LLC諧振變換器電路仿真分析74-76
• 5.3.1 PFM模式仿真圖74-75
• 5.3.2 PWM模式仿真圖75-76
• 5.4 實驗波形76-80
• 第六章 總結與展望80-81
• 6.1 論文總結80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻81-85
• 在學期間的研究成果85-86
• 致謝86

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