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時(shí)間:2024-08-19 04:09:35
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一種基于數(shù)模混合控制的快速光伏模擬器【摘要】:21世紀(jì)以來(lái),隨著人口數(shù)量的增加和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,全球范圍內(nèi)逐漸出現(xiàn)能源危機(jī),對(duì)可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用勢(shì)在必行,其中太陽(yáng)發(fā)電具有誘人的

【摘要】:21世紀(jì)以來(lái),隨著人口數(shù)量的增加和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,全球范圍內(nèi)逐漸出現(xiàn)能源危機(jī),對(duì)可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用勢(shì)在必行,其中太陽(yáng)發(fā)電具有誘人的發(fā)展前景。為配合研發(fā)光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏功率優(yōu)化器、光伏逆變器等設(shè)備,適應(yīng)近年來(lái)越來(lái)越高的MPPT擾動(dòng)頻率,本文設(shè)計(jì)一種基于數(shù)字模擬混合控制的快速光伏模擬器,代替實(shí)際光伏組件實(shí)現(xiàn)光伏特性輸出。 本文首先介紹了光伏電池基本原理及其等效電路,并引入工程用簡(jiǎn)化光伏特性方程,只需光伏電池廠商提供的關(guān)鍵參數(shù)即可列出;介紹了若干種光伏特性曲線的擬合方法簡(jiǎn)化運(yùn)算求解過(guò)程。本光伏模擬器采用四段折線擬合法建立光伏特性方程。 光伏模擬器采用特定的跟蹤策略將其輸出工作點(diǎn)調(diào)整至所設(shè)定的光伏特性曲線上。本文通過(guò)理論分析和仿真驗(yàn)證的手段,針對(duì)不同負(fù)載類型、不同控制方式下的光伏特性跟蹤策略進(jìn)行了研究;考慮到本模擬器針對(duì)電阻型負(fù)載設(shè)計(jì),根據(jù)所得研究成果選擇使用數(shù)值求解法跟隨策略。 本模擬器采用同步整流BUCK變換器作為主功率電路拓?fù)?采用電壓電流雙環(huán)控制,電流內(nèi)環(huán)為峰值電流控制。為提高動(dòng)態(tài)特性采用數(shù)?;旌峡刂?模擬控制系統(tǒng)包括峰值電流控制系統(tǒng)、PI補(bǔ)償電路、采樣電路等;數(shù)字控制系統(tǒng)根據(jù)光伏特性方程求取參考電壓,通過(guò)PWM形式輸出;數(shù)模轉(zhuǎn)換使用二階濾波電路實(shí)現(xiàn)。 最后從理論上分析了模擬器的硬件、軟件響應(yīng)速度,求得總響應(yīng)時(shí)間為0.2ms,并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真、實(shí)驗(yàn)和理論分析一致,證明所設(shè)計(jì)模擬器能夠滿足后級(jí)光伏變流器在調(diào)試快速擾動(dòng)的MPPT算法時(shí)的動(dòng)態(tài)要求,具有可行性。 【關(guān)鍵詞】:光伏模擬器 MPPT 數(shù)?;旌峡刂?/strong> 快速響應(yīng) 跟隨策略
【學(xué)位授予單位】:浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號(hào)】:TM914.4
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 1 緒論10-15
  • 1.1 課題背景10-11
  • 1.1.1 國(guó)內(nèi)外能源現(xiàn)狀10
  • 1.1.2 可再生能源的開(kāi)發(fā)利用10
  • 1.1.3 光伏發(fā)電前景10-11
  • 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介11-12
  • 1.2.1 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)11-12
  • 1.2.2 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)12
  • 1.3 光伏模擬器的研究意義和研究現(xiàn)狀12-14
  • 1.3.1 研究意義12-13
  • 1.3.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
  • 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容14-15
  • 2 光伏電池特性方程及其擬合方法15-27
  • 2.1 光伏電池原理15-16
  • 2.2 光伏電池等效電路及其參數(shù)的提取方法16-17
  • 2.3 工程用簡(jiǎn)化光伏特性方程17-22
  • 2.3.1 簡(jiǎn)化光伏特性方程介紹18-19
  • 2.3.2 考慮環(huán)境條件的簡(jiǎn)化光伏特性19-20
  • 2.3.3 簡(jiǎn)化光伏特性曲線的仿真驗(yàn)證20-22
  • 2.4 光伏特性的擬合方法22-26
  • 2.4.1 分段折線擬合法22-23
  • 2.4.2 二項(xiàng)式擬合法23-24
  • 2.4.3 拋物線擬合法24-26
  • 2.4.4 其他擬合方法26
  • 2.5 本光伏模擬器光伏電池特性方程方案設(shè)計(jì)26
  • 2.6 本章小結(jié)26-27
  • 3 光伏模擬器主電路設(shè)計(jì)27-36
  • 3.1 光伏模擬器主體結(jié)構(gòu)27-30
  • 3.1.1 模擬式光伏模擬器27
  • 3.1.2 數(shù)字式光伏模擬器27-29
  • 3.1.3 其他光伏模擬器29-30
  • 3.2 主電路設(shè)計(jì)30-35
  • 3.2.1 常見(jiàn)DC-DC主功率電路拓?fù)浼捌鋬?yōu)缺點(diǎn)分析30-33
  • 3.2.2 主功率電路方案擬定33
  • 3.2.3 主功率電路參數(shù)設(shè)計(jì)33-35
  • 3.3 本章小結(jié)35-36
  • 4 光伏特性跟蹤策略研究36-54
  • 4.1 電阻型負(fù)載的光伏跟蹤策略36-44
  • 4.1.1 迭代法跟蹤策略36-42
  • 4.1.2 數(shù)值求解法跟蹤策略42-44
  • 4.2 針對(duì)控電壓型負(fù)載的光伏跟蹤策略44-48
  • 4.2.1 迭代法跟蹤策略44-48
  • 4.2.2 數(shù)值求解法跟蹤策略48
  • 4.3 控電流型負(fù)載的光伏跟蹤策略48-51
  • 4.3.1 迭代法跟蹤策略49-51
  • 4.3.2 數(shù)值求解法跟蹤策略51
  • 4.4 光伏特性跟蹤策略研究總結(jié)51-53
  • 4.5 本模擬器光伏跟隨策略選擇53-54
  • 5 光伏模擬器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)54-61
  • 5.1 模擬控制系統(tǒng)54-59
  • 5.1.1 方案設(shè)計(jì)54-55
  • 5.1.2 主電路建模和PI參數(shù)設(shè)計(jì)55-56
  • 5.1.3 芯片選擇及采樣、補(bǔ)償電路的實(shí)現(xiàn)56-59
  • 5.2 數(shù)字控制系統(tǒng)59-60
  • 5.3 本章小結(jié)60-61
  • 6 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析61-70
  • 6.1 光伏模擬器動(dòng)態(tài)特性分析及其仿真驗(yàn)證61-64
  • 6.1.1 光伏模擬器動(dòng)態(tài)特性分析61-62
  • 6.1.2 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證62-64
  • 6.2 光伏模擬器樣機(jī)及實(shí)驗(yàn)波形64-69
  • 6.2.1 光伏模擬器靜態(tài)特性測(cè)試64-65
  • 6.2.2 光伏模擬器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試65-69
  • 6.3 本章小結(jié)69-70
  • 7 總結(jié)與展望70-71
  • 參考文獻(xiàn)71-76
  • 致謝76-77
  • 作者簡(jiǎn)介及發(fā)表論文77


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節(jié)能減排促我省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展    記者 蘆瑞

新余搶占光伏產(chǎn)業(yè)世界制高點(diǎn)    記者 徐國(guó)平

世界光伏產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)發(fā)展概況    

國(guó)產(chǎn)裝備托起光伏產(chǎn)業(yè)    本報(bào)記者 左丹

我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)    王長(zhǎng)貴

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