基于LPC1343單片機(jī)的光伏建筑發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】：人類對(duì)能源需求的日益擴(kuò)大和能源短缺環(huán)境污染問(wèn)題之間的矛盾,使得清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)利用成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。太陽(yáng)能發(fā)電是一種新興清潔可再生能源,是一種普遍、無(wú)害、巨大和永久的能源。 另一方面,建筑能耗非常巨大,如何提高建筑能效是人們關(guān)注的問(wèn)題。太陽(yáng)能建筑一體化(BIPV)能很好的提高建筑能效,是太陽(yáng)能應(yīng)用的領(lǐng)域之一。世界上很多發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)太陽(yáng)能建筑一體化進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),也給與這項(xiàng)新產(chǎn)業(yè)很多的政策支持,使得太陽(yáng)能建筑一體化應(yīng)用得到較快的發(fā)展。 對(duì)于常規(guī)電力無(wú)法送達(dá)的地區(qū),獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)就顯得尤為重要,它可以解決人們的用電需求,所以研究獨(dú)立式太陽(yáng)能建筑一體化技術(shù)具有很大的應(yīng)用價(jià)值。論文分兩個(gè)部分,一部分介紹太陽(yáng)能電池的參數(shù)特性,為后文的研究提供理論基礎(chǔ),另一部分重點(diǎn)研究太陽(yáng)能發(fā)電控制系統(tǒng),如最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT),基于面積等效法的SPWM技術(shù),交流電壓采樣算法,參數(shù)白調(diào)整的模糊PID技術(shù)等,目的是提高系統(tǒng)的發(fā)電效率和應(yīng)對(duì)負(fù)載變化時(shí)能快速提供穩(wěn)定的電壓。 論文結(jié)合太陽(yáng)能電池電壓參數(shù)特性,結(jié)合恒壓法和電導(dǎo)增量法的優(yōu)點(diǎn),給出一個(gè)合理電壓值作為最大功率點(diǎn)的初始電壓值,使系統(tǒng)更快的跟蹤到最大功率點(diǎn)。從電壓和電阻值角度,分析了Boost斬波升壓電路和Buck斬波降壓電路實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤的不足,提出基于Cuk升降壓電路實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的方法,并給出具體的計(jì)算分析過(guò)程和詳細(xì)的流程圖。結(jié)合單片機(jī)技術(shù)和面積等效法計(jì)算出詳細(xì)的正弦表,給出詳盡的軟件設(shè)計(jì)方法和SWPM實(shí)驗(yàn)輸出波形。利用均方根算法進(jìn)行交流采樣,設(shè)計(jì)出采樣電路圖和采樣保持電路,給出完整的采樣算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程。結(jié)合PID技術(shù)和模糊控制的優(yōu)點(diǎn),提出參數(shù)自調(diào)整模糊PID控制方法,用模糊控制的方法在線調(diào)整PID的比例系數(shù)Kp和積分參數(shù)Ki,使得系統(tǒng)具有更好的動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)過(guò)程,給出詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法和步驟,參數(shù)自調(diào)整模糊PID能更好的應(yīng)對(duì)負(fù)載變化輸出穩(wěn)定的電壓值。試驗(yàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)一千瓦的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),給出主要的硬件電路圖和軟件設(shè)計(jì),為實(shí)際應(yīng)用提供參考價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：MPPT SPWM 增量式PID 參數(shù)自調(diào)整模糊PID 單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615;TU18
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 論文選題的背景及意義12-15
• 1.2 建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究狀況15-16
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀16
• 1.3 課題研究的內(nèi)容16-18
• 第2章 太陽(yáng)能電池18-29
• 2.1 太陽(yáng)能電池發(fā)電原理18-19
• 2.2 太陽(yáng)能電池種類19-20
• 2.2.1 單晶硅電池性能19
• 2.2.2 多晶硅電池性能19-20
• 2.2.3 非晶硅電池的性能20
• 2.2.4 幾類電池性能比對(duì)20
• 2.3 太陽(yáng)能電池特性20-23
• 2.3.1 溫度特性20-21
• 2.3.2 輻射強(qiáng)度特性21-22
• 2.3.3 最大功率特性22-23
• 2.3.4 負(fù)載匹配特性23
• 2.4 防反充和旁路二極管23-25
• 2.4.1 防反充二極管24
• 2.4.2 旁路二極管24-25
• 2.5 太陽(yáng)電池組件25-26
• 2.6 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)26-29
• 2.6.1 離網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)27
• 2.6.2 并網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)27-29
• 第3章 太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤29-38
• 3.1 試驗(yàn)用太陽(yáng)能電池參數(shù)29
• 3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤方法29-33
• 3.2.1 恒電壓控制法30
• 3.2.2 干擾觀測(cè)控制法30
• 3.2.3 電導(dǎo)增量控制法30-33
• 3.2.4 基于電導(dǎo)增量法的程序流程圖33
• 3.3 最大功率跟蹤采用的硬件電路33-37
• 3.3.1 Buck降壓電路及算法34-35
• 3.3.2 Boost斬波升壓電路及算法35
• 3.3.3 Cuk升降壓電路及算法35-37
• 3.4 基于Cuk升降壓電路的matalab仿真37-38
• 第4章 光伏建筑發(fā)電系統(tǒng)的控制器與逆變實(shí)現(xiàn)38-50
• 4.1 逆變硬件電路及功能38-39
• 4.2 逆變技術(shù)控制策略39-40
• 4.3 數(shù)字控制SPWM生成的幾種方法40-42
• 4.3.1 自然采樣法40-41
• 4.3.2 規(guī)則采樣法41
• 4.3.3 面積等效法41-42
• 4.4 SPWM驅(qū)動(dòng)電路42-44
• 4.4.1 IR2110驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及自舉原理43-44
• 4.4.2 IR2110驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)序44
• 4.5 單片機(jī)PWM輸出規(guī)則44-45
• 4.6 基于面積等效法建立的正弦表45-46
• 4.7 單片機(jī)輸出SPWM波形部分程序46-48
• 4.8 逆變輸出波形48-50
• 4.8.1 單片機(jī)輸出的SPWM波形48-49
• 4.8.2 經(jīng)IR2110驅(qū)動(dòng)后輸出的波形49-50
• 第5章 交流采樣電路及算法50-57
• 5.1 電壓電流交流采樣電路50-53
• 5.1.1 采樣保持電路51-53
• 5.1.2 采樣輸出波形53
• 5.2 常用交流采樣算法53-54
• 5.2.1 快速傅里葉采樣算法53
• 5.2.2 均方根算法53-54
• 5.2.3 均方根算法程序流程圖54
• 5.3 單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換及算法實(shí)現(xiàn)54-57
• 5.3.1 單片機(jī)自帶AD轉(zhuǎn)換54-55
• 5.3.2 算法實(shí)現(xiàn)程序55-56
• 5.3.3 計(jì)算結(jié)果與誤差分析56-57
• 第6章 逆變器閉環(huán)控制算法57-73
• 6.1 PID控制和純模糊控制57-60
• 6.1.1 位置式PID原理57-58
• 6.1.2 增量式PID算法實(shí)現(xiàn)58
• 6.1.3 PID控制器中各個(gè)系數(shù)的作用58-59
• 6.1.4 PID控制器系數(shù)參數(shù)整定59
• 6.1.5 純模糊控制系統(tǒng)59-60
• 6.2 模糊理論數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)60-63
• 6.2.1 模糊化61
• 6.2.2 模糊推理61-62
• 6.2.3 解模糊62-63
• 6.3 模糊算法實(shí)現(xiàn)63-67
• 6.3.1 語(yǔ)言變量論域和系統(tǒng)比例因子的確定63-64
• 6.3.2 變量模糊化64-65
• 6.3.3 規(guī)則庫(kù)的建立65-67
• 6.4 參數(shù)自調(diào)整模糊PID控制的實(shí)現(xiàn)舉例67-70
• 6.4.1 參數(shù)自調(diào)整模糊PI控制系統(tǒng)67
• 6.4.2 參數(shù)自調(diào)整模糊PID具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程67-70
• 6.4.3 參數(shù)自調(diào)整模糊PID控制程序流程圖70
• 6.5 逆變輸出70-71
• 6.6 顯示器71-73
• 第7章 總結(jié)73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況78

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