光伏發(fā)電系統(tǒng)效率優(yōu)化問題的研究

【摘要】： 光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在當(dāng)今能源危機(jī)的形勢下,得到了快速地發(fā)展。雖然光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的關(guān)鍵性技術(shù)日漸成熟,但成本高、效率低等特點嚴(yán)重制約其廣泛發(fā)展與應(yīng)用。因此如何提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率,從而降低開發(fā)成本,日漸成為國內(nèi)外光伏專家研究的熱點。 本文以提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率為目的,分別從影響光伏發(fā)電系統(tǒng)效率的兩個主要因素:對光伏陣列最大功率點跟蹤方法與采用高頻鏈逆變技術(shù)的光伏逆變器等方面進(jìn)行深入研究。 光伏陣列輸出特性,是光伏發(fā)電系統(tǒng)研究中的最基本問題,本文分別提出了基于物理機(jī)制和基于外特性的光伏陣列仿真模型,為實現(xiàn)器件級和系統(tǒng)級仿真、指導(dǎo)理論研究和為研究最大功率跟蹤方法提供準(zhǔn)確、可靠的仿真模型。 最大功率點跟蹤(MPPT)方法是光伏發(fā)電系統(tǒng)中提高效率的重要手段。本文在分析介紹恒電壓跟蹤(CVT)方法和常見MPPT方法的基礎(chǔ)上,針對常用傳統(tǒng)功率擾動法(PO)存在誤判問題,提出一種改進(jìn)的MPPT方法—dP-PO方法。應(yīng)用該改進(jìn)方法的光伏發(fā)電系統(tǒng)可以穩(wěn)定、高效地追蹤光伏陣列最大功率點;同時在太陽輻照強(qiáng)度發(fā)生激烈變化時,能避免系統(tǒng)產(chǎn)生誤判現(xiàn)象,保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行,表現(xiàn)出良好的動態(tài)特性。理論分析和仿真結(jié)果證明,這種改進(jìn)的MPPT方法在光伏發(fā)電系統(tǒng)中具有重要的理論意義和實用價值。 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用高頻鏈逆變器替代傳統(tǒng)低頻逆變器、采用高頻逆變技術(shù),也是提高系統(tǒng)效率的重要手段。本文對全橋高頻鏈逆變電路進(jìn)行研究,設(shè)計主電路與控制電路,制作出容量為200VA的試驗樣機(jī)并采用TMS320LF2407實現(xiàn)其控制。實驗結(jié)果證明,系統(tǒng)輸出外特性平直,輸出正弦電壓失真度小。 對全橋電流源高頻鏈逆變器進(jìn)行損耗分析,推導(dǎo)出各部件損耗計算公式,計算出輸出不同功率時損耗分布變化,計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)基本吻合,證明計算方法的正確性。通過對損耗分析說明,在電路拓?fù)浯_定的情況下,提高效率可以采用降低功率管的電流峰值和有效值,減小繞組和MOSFET的導(dǎo)通電阻等手段,為進(jìn)一步提高逆變器效率提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 最大功率跟蹤(MPPT) 高頻鏈逆變器 全橋高頻鏈逆變電路 TMS320LF2407控制 損耗計算 損耗分析
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)研究的背景與意義11-13
• 1.1.1 中國乃至于世界均面臨能源危機(jī)11-12
• 1.1.2 太陽能是人類可直接利用最清潔能源之一12-13
• 1.2 光伏發(fā)電事業(yè)現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電事業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電事業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀14
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)及存在問題14-17
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成15-16
• 1.3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類16-17
• 1.3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)存在效率低的問題17
• 1.4 本論文的主要工作內(nèi)容17-19
• 2 光伏陣列最大功率點跟蹤方法研究19-44
• 2.1 光伏電池的仿真模型19-25
• 2.1.1 光伏電池的等效模型19-20
• 2.1.2 基于物理機(jī)制的光伏陣列仿真模型20-21
• 2.1.3 基于外特性的光伏陣列仿真模型21-23
• 2.1.4 光伏電池的電氣特性23-25
• 2.2 光伏電池最大功率點跟蹤方法25-33
• 2.2.1 恒電壓控制法26-27
• 2.2.2 增量電導(dǎo)法27-29
• 2.2.3 開路電壓29
• 2.2.4 擾動觀測法29-31
• 2.2.5 三點重心比較法31-33
• 2.3 應(yīng)用于單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)改進(jìn)的MPPT方法研究33-42
• 2.3.1 單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成33
• 2.3.2 單級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)控制原理33-34
• 2.3.3 單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)改進(jìn)的MPPT方法34-36
• 2.3.4 仿真分析36-42
• 2.3.4.1 傳統(tǒng)擾動觀測法與改進(jìn)MPPT方法仿真分析36-40
• 2.3.4.2 應(yīng)用dP-P&O方法的單級光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仿真分析40-42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 3 高頻鏈逆變技術(shù)44-50
• 3.1 傳統(tǒng)逆變技術(shù)44-45
• 3.2 高頻鏈逆變技術(shù)45-46
• 3.3 高頻鏈逆變技術(shù)分類及特點46-49
• 3.3.1 電壓源型高頻鏈逆變電路46-48
• 3.3.2 電流源型高頻鏈逆變電路48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 單級全橋高頻鏈光伏逆變器設(shè)計與實現(xiàn)50-75
• 4.1 全橋電流源高頻鏈逆變器電路拓?fù)浼肮ぷ髟?/span>50-52
• 4.2 全橋電流源高頻鏈逆變器控制原理52-53
• 4.3 全橋電流源高頻鏈逆變器硬件電路的設(shè)計53-58
• 4.3.1 全橋電流源高頻鏈逆變器功率主電路硬件設(shè)計53-58
• 4.3.1.1 高頻變壓器的設(shè)計53-54
• 4.3.1.2 功率器件的選取54
• 4.3.1.3 濾波電路的設(shè)計54-56
• 4.3.1.4 功率器件吸收電路的設(shè)計56-57
• 4.3.1.5 硬件主電路抗干擾措施57-58
• 4.3.2 全橋電流源高頻鏈逆變器驅(qū)動電路硬件設(shè)計58
• 4.4 全橋高頻鏈逆變器軟件控制58-60
• 4.5 仿真與實驗結(jié)果60-66
• 4.5.1 仿真波形61-63
• 4.5.2 實驗波形63-66
• 4.6 全橋高頻鏈逆變電路損耗分析66-74
• 4.6.1 公式推導(dǎo)66-70
• 4.6.2 損耗計算70-71
• 4.6.3 損耗分布71-74
• 4.7 本章小結(jié)74-75
• 5 結(jié)論75-77
• 5.1 全文總結(jié)75
• 5.2 進(jìn)一步完善的工作75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 作者簡歷80-82
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集82

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光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流變換器綜述    辛煜;王智靈;何淼;陳宗海;

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單級式光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制策略    趙國強(qiáng);宋占魁;

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在海上的應(yīng)用    李濤

國內(nèi)首座太陽能聚光光伏示范電站在我市建成    記者 任君

光伏并網(wǎng)發(fā)電離我們還有多遠(yuǎn)    許圣王健

將太陽能電池板裝進(jìn)玻璃幕墻    黎方益 李之政 曾丁丁

太陽能光伏發(fā)電：何時點亮中國家庭    本報實習(xí)記者 范麗敏

太陽能：給奧運“增光添熱”    趙永新

光伏產(chǎn)業(yè)在燦爛陽光下激情揮舞    本報記者　　李文絢　　陶俊

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綠色企業(yè)家的光榮與尷尬    王義偉

綠色能源為奧運增光添彩    任啟平祝福艷 張一鳴 張麗婭

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