戶用型離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與設計

【摘要】：隨著化石能源不斷消耗,人類將面臨能源短缺,以及污染不斷加重的問題。太陽能作為取之不盡、清潔干凈的資源成為人類開發(fā)研究的熱點,并已經(jīng)取得了顯著的效果。作為分布式發(fā)電的理想能源,戶用型離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)非常適合為偏遠地區(qū)居民提供日常用電。本文討論了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展狀況以及應用前景,對戶用型離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)進行了研究與設計。 本文以基于儲能系統(tǒng)的離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對象,闡述了戶用型離網(wǎng)光伏發(fā)電的基本原理及其發(fā)展趨勢。對光伏系統(tǒng)的最大功率追蹤控制方法進行了分析。考慮到戶用光伏系統(tǒng)的運行環(huán)境比較復雜,針對遮陰狀態(tài)下傳統(tǒng)最大功率點跟蹤(Max Power point Tracking, MPPT)控制方法易陷入局部極值的問題,設計了帶有粒子淘汰環(huán)節(jié)的改進型粒子群算法MPPT控制策略。通過仿真和實驗研究了新算法的追蹤性能,得出使用改進后的MPPT算法可以防止系統(tǒng)陷入局部極值并有效提高追蹤效率的結論。 本文通過對超級電容和鉛酸蓄電池兩種儲能器件進行性能分析,借鑒前人針對兩種器件的混合儲能系統(tǒng)的研究成果,提出改進型超級電容/蓄電池混合儲能系統(tǒng)。實驗表明,使用新的儲能系統(tǒng)可以降低系統(tǒng)電壓波動,并明顯減少蓄電池充放電循環(huán)次數(shù),從而延長了蓄電池的壽命。 文章給出了光伏系統(tǒng)的總體結構設計,MPPT控制框圖,混合儲能系統(tǒng)充電控制框圖等,對電源模塊、信號采集模塊、驅動電路的設計和保護電路進行了研究設計,并給出了相應的仿真實驗波形。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 最大功率跟蹤/MPPT 粒子群算法 混合儲能 充放電
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題的研究背景7
• 1.2 太陽能發(fā)電的特點7-8
• 1.3 國內外的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.3.1 國外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀8-9
• 1.3.2 國內光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.4 戶用型離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構10-11
• 1.5 課題研究的內容與設計要求11-13
• 第二章 光伏發(fā)電基本特性分析13-25
• 2.1 光伏電池特性13-16
• 2.1.1 光伏電池發(fā)電原理13-15
• 2.1.2 環(huán)境因素對太陽能電池輸出特性的影響15-16
• 2.2 光伏陣列最大功率跟蹤16-19
• 2.2.1 最大功率跟蹤控制原理16-17
• 2.2.2 恒定電壓法17
• 2.2.3 擾動觀察法17-18
• 2.2.4 電導增量法18-19
• 2.2.5 其他常用MPPT 算法19
• 2.3 基于改進型粒子群算法的MPPT 控制策略19-24
• 2.3.1 粒子群算法（PSO）基本原理19-21
• 2.3.2 PSO 算法在光伏系統(tǒng)中的改進21-24
• 2.4 本章小結24-25
• 第三章 儲能系統(tǒng)分析設計25-35
• 3.1 鉛酸蓄電池25-26
• 3.1.1 鉛酸蓄電池的工作原理25-26
• 3.1.2 鉛酸蓄電池存在的問題26
• 3.2 蓄電池·超級電容混合儲能系統(tǒng)26-29
• 3.2.1 混合儲能性能分析26-27
• 3.2.2 儲能系統(tǒng)結構27-28
• 3.2.3 混合儲能充放電控制方案28-29
• 3.3 充電方法分析29-32
• 3.3.1 蓄電池充電方法研究29-31
• 3.3.2 超級電容充電方法研究31-32
• 3.4 剩余容量預測技術32-33
• 3.4.1 電壓法32-33
• 3.4.2 安時法33
• 3.4.3 內阻法33
• 3.5 本章小結33-35
• 第四章 系統(tǒng)硬件電路設計35-45
• 4.1 系統(tǒng)主電路設計35-36
• 4.2 系統(tǒng)外圍電路分析與設計36-38
• 4.2.1 電源模塊36-37
• 4.2.2 電壓、電流采集模塊37
• 4.2.3 溫度采集模塊37-38
• 4.3 驅動電路設計38-39
• 4.3.1 開關管PWM 驅動電路設計38-39
• 4.3.2 繼電器驅動電路39
• 4.4 硬件相關參數(shù)計算39-43
• 4.4.1 光伏陣列容量設計39-41
• 4.4.2 鉛酸蓄電池的參數(shù)選擇與容量設計41-42
• 4.4.3 開關管參數(shù)計算42-43
• 4.5 本章小結43-45
• 第五章 軟件實現(xiàn)與實驗結果分析45-51
• 5.1 系統(tǒng)最大功率跟蹤實驗45-46
• 5.2 混合儲能系統(tǒng)供電測試46-48
• 5.3 系統(tǒng)PWM 驅動信號48-49
• 5.4 本章小結49-51
• 第六章 總結與展望51-53
• 致謝53-55
• 參考文獻55-59
• 附錄59-61

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