光伏發(fā)電用高增益DC/DC變換器的研究與設(shè)計

【摘要】：隨著化石能源的不斷消耗，以及由此帶來的生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，世界各國為尋求可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟，投入大量的人力和物力來探索可再生能源。太陽能以其取之不盡，用之不竭，分布廣泛，安全清潔等優(yōu)點，成為世界各國研究的重點方向。當(dāng)前，隨著太陽能電池和電力電子技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電不斷向大功率、高效率、高功率密度方向發(fā)展，因此對系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備性能的要求也越來越高。 本文針對系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備中的DC/DC變換器展開研究，首先對直流變換器的應(yīng)用場合進(jìn)行介紹。接下來對幾種常用的高增益DC/DC變換器進(jìn)行分析，并對比其優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上提出一種新型DC/DC變換器，并詳細(xì)敘述其工作原理。 根據(jù)光伏電池的輸出特性，通過比較分析幾種MPPT控制方法的優(yōu)缺點，提出了本課題選用的變步長爬山控制算法，通過建立數(shù)學(xué)模型并仿真，得到了良好的仿真波形，驗證了其可行性。通過分析建立DC/DC變換器的數(shù)學(xué)模型，本文提出了相應(yīng)的控制策略，平均電流模式實現(xiàn)雙環(huán)控制。最后通過頻域仿真對控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行了驗證。 基于以上理論，以新型DC/DC變換器在離網(wǎng)逆變器中的應(yīng)用為例，詳細(xì)介紹了硬件電路中部分元件的選擇方法，重點介紹了采樣電路、控制驅(qū)動電路的原理。最后編寫程序，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試并測試關(guān)鍵點的波形。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)可以輸出穩(wěn)定的正弦波并且其波形畸變率小，從而驗證了新型DC/DC變換器的實用性。 論文最后對本課題研究的成果加以總結(jié)并提出了仍然存在的問題，對以后的工作做了展望。 【關(guān)鍵詞】：高增益DC/DC變換器 三相變壓器 MPPT 光伏離網(wǎng)逆變器
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 本課題研究的背景及其意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類和組成11-13
• 1.3 DC/DC 變換器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用13-16
• 1.3.1 蓄電池充電控制器13-14
• 1.3.2 聯(lián)網(wǎng)逆變器14-16
• 1.3.3 離網(wǎng)逆變器16
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容16-18
• 第二章 高增益 DC/DC 變換器18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 非隔離型高增益 DC/DC 變換器18-20
• 2.2.1 傳統(tǒng) Boost DC/DC 變換器18-19
• 2.2.2 級聯(lián) Boost 變換器19-20
• 2.2.3 無源箝位高增益 Boost 變換器20
• 2.3 隔離型高增益 DC/DC 變換器20-23
• 2.3.1 全橋變換器20-21
• 2.3.2 半橋變換器21-22
• 2.3.3 推挽變換器22
• 2.3.4 電流饋雙電感 Boost 變換器22-23
• 2.4 高增益 DC/DC 變換器的比較23-24
• 2.5 本課題采用的 DC/DC 變換器結(jié)構(gòu)和工作原理24-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 基于 DC/DC 變換器的最大功率跟蹤33-44
• 3.1 太陽能光伏電池模型33-35
• 3.2 DC/DC 變換器 MPPT 研究的必要性35-37
• 3.3 MPPT 控制算法37-40
• 3.3.1 恒定電壓法37-38
• 3.3.2 擾動觀察法38
• 3.3.3 電導(dǎo)增量法38-39
• 3.3.4 本課題采用的控制算法39-40
• 3.4 MPPT 仿真分析40-42
• 3.4.1 太陽能光伏電池模型的仿真40-42
• 3.4.2 變步長擾動觀察法的仿真42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 DC/DC 變換器的建模和控制策略44-55
• 4.1 DC/DC 變換器建模44-47
• 4.2 DC/DC 變換器的控制策略47-53
• 4.2.1 DC/DC 變換器平均電流模式控制原理48-49
• 4.2.2 電流控制器的設(shè)計49-51
• 4.2.3 電壓控制器的設(shè)計51-52
• 4.2.4 控制策略的仿真分析52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-55
• 第五章 光伏發(fā)電用 DC/DC 變換器實驗系統(tǒng)55-71
• 5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成55
• 5.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計55-63
• 5.2.1 功率器件的選型55-56
• 5.2.2 變壓器設(shè)計56-58
• 5.2.3 輸出濾波電感、電容設(shè)計58-60
• 5.2.4 采樣電路設(shè)計60-63
• 5.2.5 驅(qū)動電路設(shè)計63
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計63-67
• 5.3.1 DSP 系統(tǒng)資源分配63-64
• 5.3.2 主程序64
• 5.3.3 AD 中斷程序64-66
• 5.3.4 算法子程序66-67
• 5.4 實驗結(jié)果67-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 總結(jié)與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果76-77
• 致謝77-78
• 附錄78

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