基于LabVIEW光伏發(fā)電在線測控系統(tǒng)的研究

【摘要】：太陽能是一種清潔的永續(xù)能源,具有普遍性、可持續(xù)性、無污染的特點。在生產(chǎn)實踐中,太陽能的有效利用形式包括光電、光熱和光化學(xué)的轉(zhuǎn)換。其中,光伏發(fā)電技術(shù)(光電轉(zhuǎn)化)的應(yīng)用和推廣,已經(jīng)成為國內(nèi)外最重要,發(fā)展最快的能源補(bǔ)給形式。然而,研究如何提高光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率,降低應(yīng)用成本,成為光伏發(fā)電技術(shù)推廣、應(yīng)用的技術(shù)性難題。本課題就目前工程應(yīng)用中使用傳統(tǒng)智能儀表,手動記錄現(xiàn)場數(shù)據(jù)的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng),結(jié)合LabVIEW虛擬儀器技術(shù),將其功能優(yōu)化,實現(xiàn)了在線自動采集光伏發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)(T,U,I,P),并對光伏電池的最大功率點實時跟蹤。本論文為了實現(xiàn)真正意義的MPPT(Maximum Power Point Tracking),提出了“電導(dǎo)增量算法”實時跟蹤太陽能的最大功率點。并設(shè)計制作了數(shù)據(jù)采集卡及智能控制器,該控制器電路采用單片機(jī)技術(shù),產(chǎn)生PWM脈沖信號控制Boost升壓斬波電路占空比,將該控制器加在負(fù)載蓄電池和光伏電池之間,最終實時調(diào)節(jié)最大功率點的目的。 針對目前工程應(yīng)用中采用傳統(tǒng)方式控制的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)存在的不足,結(jié)合LabVIEW技術(shù),對光伏發(fā)電在線系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)分別探討和研究,最終實現(xiàn)了光伏發(fā)電數(shù)據(jù)在線自動測控。主要完成的工作如下： (1)查閱相關(guān)文獻(xiàn),深入的剖析了目前國內(nèi)外所面臨的能源形式,并提出利用光伏發(fā)電技術(shù)解決能源危機(jī)的方案。 (2)分析了光伏電池的工作原理及其數(shù)學(xué)模型,討論分析了光伏電池溫度、光照強(qiáng)度對其輸出特性的影響,不僅在MATLAB/Simulink中搭建光伏電池仿真模型進(jìn)行實驗驗證,并通過實驗研究了光伏電池的輸出特性。 (3)研究了蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)原理,并討論了其充電控制的方法,蓄電池的三階段充電控制法,可以避免蓄電池在使用過程中過充電現(xiàn)象。 (4)闡述了DC-DC電路的工作原理及MPPT的控制方法,通過比較分析,提出“電導(dǎo)增量算法”動態(tài)跟蹤光伏電池最大功率點,在MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真實驗,不僅驗證了Boost升壓斬波電路的有效性,還驗證了“電導(dǎo)增量法”算法的優(yōu)越性。經(jīng)實踐驗證,該算法能夠快速適應(yīng)光照強(qiáng)度的變化。 (5)本論文詳細(xì)介紹了LabVIEW的硬件相關(guān)及軟件設(shè)計的思路和方法。最終完成了溫度采集電路、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡電路的制作,并設(shè)計實現(xiàn)了基于LabVIEW的集數(shù)據(jù)采集、分析、存儲和在線發(fā)布功能于一體的虛擬儀器,得到最終的實驗結(jié)果。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 在線測控 電導(dǎo)增量法 DC-DC電路 LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.1.1 能源面臨的困境12
• 1.1.2 太陽能資源利用12-13
• 1.2 領(lǐng)域現(xiàn)狀與前景分析13-16
• 1.2.1 光伏發(fā)電技術(shù)14-15
• 1.2.2 虛擬儀器技術(shù)15-16
• 1.2.3 在線測控技術(shù)16
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理18-28
• 2.1 系統(tǒng)模型18-19
• 2.2 光伏電池19-24
• 2.2.1 光伏電池的基本原理19-20
• 2.2.2 光伏電池的等效電路及輸出特性20-22
• 2.2.3 光伏電池的仿真建模22-24
• 2.3 控制器24
• 2.4 蓄電池24-26
• 2.4.1 蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)與容量的計算25
• 2.4.2 蓄電池的充電控制方法25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第三章 最大功率點(MPP)跟蹤策略研究28-37
• 3.1 最大功率跟蹤策略28-32
• 3.1.1 光伏電池MPPT控制原理28-30
• 3.1.2 DC-DC轉(zhuǎn)換電路建模30-32
• 3.2 各種MPPT控制的方法32-33
• 3.3 電導(dǎo)增量法的仿真實驗分析33-36
• 3.3.1 電導(dǎo)增量法的原理33-35
• 3.3.2 仿真實驗分析35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 LabVIEW測試平臺的搭建37-48
• 4.1 LabVIEW技術(shù)介紹37-38
• 4.2 LabVIEW硬件相關(guān)38-44
• 4.2.1 計算機(jī)與I/O接口38-39
• 4.2.2 傳感器39-41
• 4.2.3 信號調(diào)理41-42
• 4.2.4 數(shù)據(jù)采集42-44
• 4.3 LabVIEW軟件設(shè)計44-47
• 4.3.1 軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)44-45
• 4.3.2 軟件功能模塊45-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第五章 在線測控系統(tǒng)性能測試48-60
• 5.1 在線測控系統(tǒng)介紹及工作方式48-49
• 5.1.1 在線測控系統(tǒng)介紹48-49
• 5.1.2 在線測控系統(tǒng)工作方式49
• 5.2 系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)49-52
• 5.2.1 溫度檢測電路49-50
• 5.2.2 數(shù)據(jù)采集電路50-51
• 5.2.3 DC-DC電路51-52
• 5.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計52-58
• 5.3.1 系統(tǒng)主界面設(shè)計53
• 5.3.2 數(shù)據(jù)采集分析53-57
• 5.3.3 數(shù)據(jù)的存儲與回放57-58
• 5.3.4 數(shù)據(jù)的在線發(fā)布58
• 5.4 本章小結(jié)58-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果65-66
• 致謝66-67
• 個人簡況及聯(lián)系方式67-69

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