基于等效阻抗匹配法的數(shù)字控制光伏發(fā)電系統(tǒng)

【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，能源問題和環(huán)境污染問題受到人們越來越多的關注。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源而受到重視。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間廣闊，前景光明。但光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)也面臨一些問題，如效率低、成本高等，制約了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此，深入研究光伏發(fā)電系統(tǒng)，提高發(fā)電效率，對緩解能源危機和保護環(huán)境有重要意義。 本文設計了基于等效阻抗匹配法的數(shù)字控制光伏發(fā)電系統(tǒng)。首先概述了光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用與發(fā)展，并對光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構進行總結，介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)存在的問題，指出了課題研究的意義和主要內(nèi)容。對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏電池和蓄電池的工作特性進行了分析，確定了光伏發(fā)電系統(tǒng)的電路結構。 其次，本系統(tǒng)研究的重點是能量管理的控制策略，提出了針對能量流動的協(xié)調(diào)管理控制策略。針對不同的環(huán)境，光伏電池可以選擇工作在最大功率跟蹤模式或者恒壓控制模式，蓄電池可以選擇工作在最大功率充電模式、恒壓限流充電模式或放電模式，光伏電池的功率跟蹤控制與蓄電池的充放電控制相互協(xié)調(diào)，維持母線電壓的恒定，保證逆變的穩(wěn)定運行，從而使整個系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定運行。光伏電池的最大功率跟蹤采用等效阻抗匹配法實現(xiàn)，并將等效阻抗法與其他方法進行比較，突出等效阻抗匹配法的優(yōu)勢。 最后，本文詳細介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)硬件電路的設計，包括主電路關鍵參數(shù)的計算、主要器件的選型、電感的繞制以及系統(tǒng)的驅(qū)動電路和信號處理電路的設計等，并為系統(tǒng)設計了簡單實用的輔助電源。搭建了基于DSP數(shù)字控制的實驗平臺。對整個系統(tǒng)進行仿真和實驗研究，驗證了等效阻抗匹配最大功率跟蹤方法和協(xié)調(diào)控制方案的有效性和可行性。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 等效阻抗匹配 數(shù)字控制 協(xié)調(diào)控制 能量管理 蓄電池充放電
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10
• 1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展10-12
• 1.2.1 光伏發(fā)電的特點10
• 1.2.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電的應用與發(fā)展10-12
• 1.3 太陽能光伏發(fā)電的系統(tǒng)結構12-13
• 1.3.1 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)12
• 1.3.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)12-13
• 1.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)控制技術的研究與發(fā)展13-15
• 1.5 課題的研究意義及研究內(nèi)容15-18
• 1.5.1 課題研究的意義15-16
• 1.5.2 課題研究的內(nèi)容16-18
• 第2章 光伏電池和蓄電池18-23
• 2.1 光伏電池的工作原理和輸出特性18-21
• 2.1.1 光伏電池的工作原理18
• 2.1.2 光伏電池的數(shù)學模型18-20
• 2.1.3 光伏電池的仿真和輸出特性分析20-21
• 2.2 蓄電池的充放電特性21-22
• 2.3 本章小結22-23
• 第3章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 光伏電池與蓄電池的協(xié)調(diào)控制策略23-25
• 3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量管理控制策略25-26
• 3.4 光伏電池的功率跟蹤控制26-32
• 3.4.1 最大功率點跟蹤的常規(guī)實現(xiàn)方法26-29
• 3.4.2 基于等效阻抗匹配法的最大功率跟蹤29-30
• 3.4.3 等效阻抗匹配法的閉環(huán)系統(tǒng)分析30-31
• 3.4.4 光伏電池的恒壓控制策略31-32
• 3.5 蓄電池的充放電控制策略32-33
• 3.6 全橋逆變器的控制策略33-34
• 3.7 本章小結34-35
• 第4章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的軟硬件設計35-54
• 4.1 引言35
• 4.2 系統(tǒng)的硬件電路設計35-51
• 4.2.1 單向 Boost 變換器的硬件電路設計35-40
• 4.2.2 雙向 Buck-Boost 變換器的硬件電路設計40-45
• 4.2.3 全橋逆變器的硬件電路設計45-48
• 4.2.4 輔助電源的硬件電路設計48-51
• 4.3 系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn)51-53
• 4.3.1 系統(tǒng)軟件主程序設計51-52
• 4.3.2 子程序設計52-53
• 4.4 本章小結53-54
• 第5章 系統(tǒng)仿真和實驗研究54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 系統(tǒng)仿真54-58
• 5.2.1 等效阻抗匹配法與其他方法的比較54-56
• 5.2.2 系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的仿真56-58
• 5.3 系統(tǒng)的實驗驗證和分析58-63
• 5.3.1 單向 Boost 變換器實現(xiàn)最大功率跟蹤59-61
• 5.3.2 全橋逆變電路的實驗61-62
• 5.3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的實驗62-63
• 5.4 本章小結63-64
• 結論64-65
• 參考文獻65-70
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果70-71
• 致謝71-72
• 作者簡介72

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