基于太陽(yáng)能電池組件失配的戶用型光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究

【摘要】：太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為緩解能源緊張的新途徑,在世界范圍內(nèi)得到了快速地發(fā)展。而隨著太陽(yáng)能發(fā)電的普及,失配的問(wèn)題也凸顯出來(lái)。對(duì)于傳統(tǒng)型戶用光伏發(fā)電系統(tǒng),當(dāng)太陽(yáng)能電池組件陣列中出現(xiàn)失配問(wèn)題時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電池組件陣列最大功率的誤跟蹤從而使整個(gè)系統(tǒng)輸出功率大幅下降。本課題針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)型系統(tǒng),其理念是在傳統(tǒng)型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,為每塊太陽(yáng)能電池組件配備一塊具有MPPT功能的DC-DC電路來(lái)保證失配情況下的最大功率輸出,其優(yōu)點(diǎn)為改造成本低,失配情況下提高的發(fā)電量高。 本課題所研究?jī)?nèi)容如下： 1、利用PSIM仿真軟件對(duì)傳統(tǒng)型戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的失配問(wèn)題進(jìn)行了研究。首先對(duì)傳統(tǒng)型系統(tǒng)進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)和參數(shù)的計(jì)算,然后根據(jù)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建了PSIM仿真模型。通過(guò)仿真在部分陰影遮蓋下電池組件陣列的電壓輸出,驗(yàn)證了失配時(shí)最大功率點(diǎn)的誤跟蹤；通過(guò)仿真電池組件在不同陰影面積下的功率輸出,驗(yàn)證了失配時(shí)的功率損失以及其與失配程度的關(guān)系。2、針對(duì)失配問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)型系統(tǒng)結(jié)構(gòu),根據(jù)該結(jié)構(gòu)所用DC-DC變換器的不同分為兩個(gè)改進(jìn)方案,即采用boost變換器和buck變換器。首先對(duì)改進(jìn)型系統(tǒng)進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)和參數(shù)的計(jì)算,然后利用PSIM軟件對(duì)兩種改進(jìn)方案進(jìn)行了仿真。通過(guò)仿真失配情況下改進(jìn)型系統(tǒng)的功率輸出,驗(yàn)證理論的可行性。經(jīng)過(guò)與傳統(tǒng)型系統(tǒng)的對(duì)比分析,兩個(gè)改進(jìn)方案的輸出功率分別提高了108.2%和112.2%。 3、制作了boost變換器、buck變換器等硬件實(shí)物,利用光伏組件、電子負(fù)載等設(shè)備搭建了傳統(tǒng)型系統(tǒng)以及改進(jìn)型系統(tǒng)的試驗(yàn)硬件。在部分陰影遮蓋的失配情況下,分別針對(duì)傳統(tǒng)型系統(tǒng)和改進(jìn)型系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)電壓、輸出功率、一天內(nèi)的發(fā)電量等重要數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)地具體分析,在考慮變換器功率損耗的情況下,兩個(gè)改進(jìn)方案一天中的發(fā)電量分別比傳統(tǒng)型系統(tǒng)提高了68.3%和72.2%。最終驗(yàn)證了改進(jìn)方案在解決失配問(wèn)題上的優(yōu)勢(shì)。 【關(guān)鍵詞】：失配 PSIM MPPT控制 boost變換器 buck變換器
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4;TM615
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀8-9
• 1.2 戶用型光伏發(fā)電系統(tǒng)的失配問(wèn)題9-10
• 1.3 對(duì)于失配問(wèn)題的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)11-13
• 第二章 傳統(tǒng)型戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的失配及其改進(jìn)13-21
• 2.1 傳統(tǒng)型戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成13
• 2.2 傳統(tǒng)型戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的失配問(wèn)題13-16
• 2.2.1 失配情況下光伏陣列的輸出特性13-14
• 2.2.2 失配情況下系統(tǒng)的MPPT控制14-16
• 2.3 針對(duì)失配問(wèn)題的系統(tǒng)改進(jìn)16-20
• 2.3.1 改進(jìn)型系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)16
• 2.3.2 改進(jìn)的兩種方案16-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 戶用型光伏發(fā)電系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)及PSIM仿真21-35
• 3.1 傳統(tǒng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真21-28
• 3.1.1 電池組件陣列的仿真21-22
• 3.1.2 逆變器設(shè)備的仿真22-24
• 3.1.3 MPPT控制的仿真24-25
• 3.1.4 系統(tǒng)仿真電路的設(shè)計(jì)與仿真目的25-26
• 3.1.5 仿真結(jié)果26-28
• 3.2 改進(jìn)方案一：boost變換器的采用28-30
• 3.2.1 系統(tǒng)仿真電路的設(shè)計(jì)28-29
• 3.2.2 仿真結(jié)果29-30
• 3.3 改進(jìn)方案二：buck變換器的采用30-34
• 3.3.1 系統(tǒng)仿真電路的設(shè)計(jì)30-33
• 3.3.2 仿真結(jié)果33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 硬件電路的設(shè)計(jì)調(diào)試及試驗(yàn)結(jié)果35-54
• 4.1 boost變換器的設(shè)計(jì)調(diào)試及MPPT的實(shí)現(xiàn)35-40
• 4.1.1 boost變換器的電路參數(shù)35
• 4.1.2 采樣電路的設(shè)計(jì)及校正35-37
• 4.1.3 功率開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)37
• 4.1.4 boost變換器的升壓調(diào)試37-38
• 4.1.5 boost變換器MPPT控制的調(diào)試38-40
• 4.2 buck變換器的設(shè)計(jì)調(diào)試及MPPT的實(shí)現(xiàn)40-44
• 4.2.1 buck變換器的硬件設(shè)計(jì)40-41
• 4.2.2 buck變換器的降壓調(diào)試41-42
• 4.2.3 buck變換器MPPT控制的調(diào)試42-44
• 4.3 方案一(采用boost變換器)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果44-50
• 4.3.1 傳統(tǒng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)44
• 4.3.2 方案一的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)44-45
• 4.3.3 試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/span>45-46
• 4.3.4 試驗(yàn)結(jié)果46-50
• 4.4 方案二(采用buck變換器)的硬件設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果50-53
• 4.4.1 方案二的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)50-51
• 4.4.2 試驗(yàn)結(jié)果51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 總結(jié)54
• 5.2 展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 致謝59-60
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文60-61

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數(shù)倍聚光跟蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)解決太陽(yáng)能高成本難題    申淳

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廣東最大戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)亮相    本報(bào)記者　 戈曉芳 見(jiàn)習(xí)記者 于洋

我市首座太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)正式并網(wǎng)發(fā)電    記者 王瑩　特約通訊員 劉孟君

我省光伏產(chǎn)業(yè)又添高科技“新丁”    記者 星子

依托自然優(yōu)勢(shì)發(fā)展新疆光伏產(chǎn)業(yè)    蘇國(guó)平　新疆經(jīng)信委副主任

光伏發(fā)電系統(tǒng)效率提高理論方法及關(guān)鍵技術(shù)研究    朱艷偉

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