隔離型雙向Cuk變換器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的研究

【摘要】：伴隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)能源的不斷消耗和由此產(chǎn)生的環(huán)境污染問題逐漸凸顯出來,為應(yīng)對(duì)全球能源與環(huán)境危機(jī),光伏發(fā)電等新能源產(chǎn)業(yè)在近幾十年得到了長足的發(fā)展。太陽能資源清潔無污染、分布廣泛,并且儲(chǔ)量豐富,從某種意義上可以認(rèn)為其是取之不盡、用之不竭的,是-種理想的傳統(tǒng)能源替代品。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,雙向DC/DC變換器用于直流母線與蓄電池等儲(chǔ)能設(shè)備之間,作為能量雙向傳遞的橋梁,以充放電的形式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的能量進(jìn)行調(diào)度與管理,是不可或缺的重要組成部分。 本文針對(duì)隔離型雙向Cuk變換器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。首先,介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn),重點(diǎn)分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)中的能量調(diào)度與管理策略,并全面地介紹了雙向DC/DC變換器與其在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的具體應(yīng)用,及光伏蓄電池的充放電策略等。其次,詳細(xì)分析了隔離型雙向Cuk變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,并根據(jù)變換器在不同工作模式下的特點(diǎn),選擇了不同的閉環(huán)控制策略,當(dāng)變換器工作于占空比較小的降壓模式時(shí),采用了傳統(tǒng)的PI控制策略,當(dāng)變換器工作于占空比較大的升壓模式時(shí),系統(tǒng)處于強(qiáng)非線性狀態(tài),傳統(tǒng)的P1控制策略往往不能取得滿意的控制效果,通過對(duì)模糊控制等現(xiàn)有的控制策略進(jìn)行對(duì)比分析,采用了一種更適用的改進(jìn)型PI控制策略,該策略簡單、可靠,并在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建了隔離型雙向Cuk變換器閉環(huán)控制的仿真模型,通過仿真驗(yàn)證了所采用的控制策略的有效性。最后,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)主電路及控制電路各部分的硬件設(shè)計(jì),搭建了隔離型雙向Cuk變換器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并基于TI公司的TMS320F2812控制芯片,在CCS軟件開發(fā)環(huán)境下完成了隔離型雙向Cuk變換器控制策略的軟件設(shè)計(jì)。 在上述基礎(chǔ)上,進(jìn)行了一系列隔離型雙向Cuk變換器的調(diào)試以及實(shí)驗(yàn)分析工作,取得了較理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形,更加驗(yàn)證了整個(gè)變換器系統(tǒng)方案的正確性與可行性。 【關(guān)鍵詞】：雙向Cuk變換器 非線性 改進(jìn)型PI控制 光伏發(fā)電系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的背景及發(fā)展11-12
• 1.2 課題的背景及意義12-14
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容14-17
• 第二章 雙向DC/DC變換器概述17-25
• 2.1 雙向DC/DC變換器簡介17
• 2.2 雙向DC/DC變換器的應(yīng)用17-20
• 2.3 雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-22
• 2.4 雙向DC/DC變換器的控制策略22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第三章 隔離型雙向Cuk變換器分析與建模25-47
• 3.1 Cuk變換器簡介25-27
• 3.2 隔離型雙向Cuk變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)27-29
• 3.3 隔離型雙向Cuk變換器的工作原理29-32
• 3.4 隔離型雙向Cuk變換器的控制策略32-37
• 3.4.1 變換器降壓控制策略33-34
• 3.4.2 變換器升壓控制策略34-37
• 3.5 系統(tǒng)仿真與分析37-44
• 3.5.1 降壓模式仿真與分析38-41
• 3.5.2 升壓模式仿真與分析41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-47
• 第四章 隔離型雙向Cuk變換器硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)47-65
• 4.1 隔離型雙向Cuk變換器系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)分析47-48
• 4.2 變換器主電路硬件設(shè)計(jì)48-53
• 4.2.1 輸入輸出電感設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.2 輸出濾波電容設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.3 中間電容設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.4 功率開關(guān)管與功率二極管設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.5 高頻隔離變壓器設(shè)計(jì)52-53
• 4.3 變換器控制電路硬件設(shè)計(jì)53-63
• 4.3.1 主控電路設(shè)計(jì)53-55
• 4.3.2 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)55-58
• 4.3.3 DA轉(zhuǎn)換與PWM發(fā)生電路設(shè)計(jì)58-59
• 4.3.4 隔離驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)59-61
• 4.3.5 保護(hù)電路設(shè)計(jì)61-62
• 4.3.6 顯示電路設(shè)計(jì)62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 隔離型雙向Cuk變換器軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)65-77
• 5.1 CCS軟件簡介65-66
• 5.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)66-67
• 5.3 系統(tǒng)中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)67-73
• 5.3.1 AD采樣及校正程序67-69
• 5.3.2 控制算法程序69-72
• 5.3.3 串行外設(shè)接口SPI通信程序72-73
• 5.4 液晶顯示程序設(shè)計(jì)73-74
• 5.5 系統(tǒng)保護(hù)程序設(shè)計(jì)74-75
• 5.6 本章小結(jié)75-77
• 第六章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析77-81
• 6.1 降壓模式實(shí)驗(yàn)與分析77-78
• 6.2 升壓模式實(shí)驗(yàn)與分析78-81
• 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表89

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基于軟開關(guān)與磁集成技術(shù)的Cuk變換器    鐘安明

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一種同步整流升壓型DC-DC變換器的設(shè)計(jì)與研究    任曉琳

單級(jí)不間斷高功率因數(shù)AC/DC變換器研究    宋晨

三相交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器的拓?fù)鋬?yōu)化與設(shè)計(jì)    賈儒彬

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基于DSP數(shù)字控制雙向全橋DC/DC變換器的研制    許佳

隔離型雙向Cuk變換器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的研究    王志偉

高性能大功率高壓電源技術(shù)研究    崔海安