小型戶用獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：太陽能作為最具潛力的可再生能源，其開發(fā)和利用一直受到世界各國的廣泛關(guān)注。目前太陽能有多種利用方式，主要分為獨立發(fā)電和并網(wǎng)發(fā)電兩大類。本文以獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，針對一些關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，提出了一種基于DSP控制的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。 論文概述了光伏發(fā)電的研究背景，分析了當前國內(nèi)外光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與形勢，并對獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中兩大核心器件即太陽能充電器和正弦波逆變器的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)，提出了本課題的主要研究內(nèi)容。 論文介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要分類及其工作原理，分析了蓄電池常用的充電控制方法、太陽能電池的特性及其最大功率點跟蹤的原理和常用方法，重點研究了充電控制方法中的三階段充電法和MPPT中的擾動觀察法。 論文設(shè)計了太陽充電系統(tǒng)和正弦波逆變系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)，提出了同步Buck電路的概念，對太陽能充電系統(tǒng)中所用到的同步Buck電路、推挽升壓電路和正弦波全橋逆變電路進行了重點分析，并對關(guān)鍵元件的參數(shù)進行設(shè)計和選擇。設(shè)計并分析了基于DSP的硬件控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動電路、AD采樣電路、各種保護電路等；軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，論文給出了系統(tǒng)軟件主程序和子程序流程圖。 基于上述設(shè)計理念，搭建基于DSP2808的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)測試實驗平臺，并完成了最大功率點跟蹤，正弦波逆變器的推挽升壓和全橋逆變，獨立發(fā)電系統(tǒng)效率等相關(guān)實驗的測試，取得了預(yù)期的實驗效果。試驗表明，論文所提出的基于DSP的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計方案是切實可行的。 【關(guān)鍵詞】：獨立光伏發(fā)電 太陽能充電器 正弦波逆變器 同步Buck 充電控制 MPPT
【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】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 本課題的研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外太陽能發(fā)電的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀13-14
• 1.3 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 太陽能充電器的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 正弦波逆變器的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成和基本原理19-31
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理及分類19-22
• 2.1.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)20-21
• 2.1.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)21-22
• 2.2 蓄電池充電控制22-27
• 2.2.1 常用蓄電池充電控制方法22-25
• 2.2.2 本研究系統(tǒng)所用的蓄電池充電控制方法25-27
• 2.3 光伏電池的最大功率點跟蹤技術(shù)27-30
• 2.3.1 最大功率點跟蹤原理27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)充電器設(shè)計31-46
• 3.1 充電系統(tǒng) DC-DC 變換器設(shè)計31-36
• 3.1.1 Buck 電路原理32-34
• 3.1.2 同步 Buck 和常規(guī) Buck 對比分析及關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計34
• 3.1.3 功率開關(guān)管的選擇34-35
• 3.1.4 電感設(shè)計35-36
• 3.2 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計36-40
• 3.2.1 系統(tǒng)主控芯片簡介36
• 3.2.2 驅(qū)動電路設(shè)計36-38
• 3.2.3 采樣電路設(shè)計38-39
• 3.2.4 系統(tǒng)輔助電源設(shè)計39-40
• 3.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計40-45
• 3.3.1 軟件開發(fā)環(huán)境概述40-41
• 3.3.2 主程序編程思路41-42
• 3.3.3 最大功率跟蹤子程序設(shè)計42-43
• 3.3.4 蓄電池充電控制子程序設(shè)計43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 正弦波逆變器設(shè)計46-67
• 4.1 硬件電路設(shè)計46-63
• 4.1.1 推挽升壓電路工作原理46-49
• 4.1.2 前級開關(guān)管的選取49-50
• 4.1.3 推挽驅(qū)動電路設(shè)計50-52
• 4.1.4 高頻變壓器設(shè)計52-54
• 4.1.5 直流母線緩沖電容設(shè)計54-55
• 4.1.6 全橋逆變電路工作原理55-58
• 4.1.7 輸出濾波器設(shè)計58-59
• 4.1.8 后級驅(qū)動電路設(shè)計59-60
• 4.1.9 直流母線電壓的檢測60-61
• 4.1.10 輸入電壓的檢測及過壓欠壓保護61-62
• 4.1.11 輸出電流、電壓檢測及保護電路62-63
• 4.2 逆變器軟件設(shè)計63-66
• 4.2.1 主程序軟件設(shè)計64-65
• 4.2.2 中斷子程序軟件設(shè)計65-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 第五章 性能測試和實驗結(jié)果分析67-76
• 5.1 實驗系統(tǒng)67-68
• 5.2 太陽能充電器性能測試試驗68-70
• 5.2.1 MPPT 跟蹤效果測試68-69
• 5.2.2 充電器效率測試69-70
• 5.2.3 主開關(guān)管和續(xù)流開關(guān)管驅(qū)動波形70
• 5.3 逆變器調(diào)試試驗70-72
• 5.3.1 前級推挽升壓驅(qū)動測試70-71
• 5.3.2 后級全橋逆變 SPWM 驅(qū)動測試71-72
• 5.3.3 直流母線電壓波形72
• 5.3.4 輸出電壓波形72
• 5.4 系統(tǒng)整體性能測試72-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 1 工作總結(jié)76
• 2 本文創(chuàng)新點76-77
• 3 進一步研究工作的展望77-78
• 參考文獻78-83
• 致謝83-84
• 附件84

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