獨立式光伏逆變電源的研究

【摘要】： 隨著人類對能源的需求日益增加,化石能源的儲量正日趨枯竭。能源需求、環(huán)境保護和社會發(fā)展的巨大壓力使大力開發(fā)太陽能資源變得尤為重要。與傳統(tǒng)的高壓遠距離輸電系統(tǒng)相比,利用我國西部地區(qū)豐富的太陽能資源發(fā)展獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)更具有現實意義。 本文在綜合國內外有關文獻的基礎上,介紹了光伏發(fā)電和開關電源技術(包括蓄電池充放電和逆變技術)的發(fā)展現狀和趨勢,并結合這兩種技術設計了可廣泛用于無電或缺電地區(qū)的獨立式光伏逆變電源。 為了充分利用太陽電池的輸出能量,針對太陽電池的特性,本文設計了升壓轉換電路和擾動控制方法相結合的裝置控制太陽電池的工作點,實現光伏發(fā)電的最大功率跟蹤。根據蓄電池充放電要求基于反激式變換電路設計了可以實現蓄電池分階段充電的充電電路和推挽式放電電路。為了提供高質量高可靠性的正弦波,采用PI調節(jié)和電壓電流雙環(huán)反饋控制方式對半橋式逆變電路進行控制。 基于MATLAB仿真軟件建立了最大功率跟蹤系統(tǒng)的仿真模型,對控制策略進行了仿真,驗證了其可行性。以PIC單片機為控制核心實現蓄電池的充放電控制和逆變器控制波形的產生。實驗結果表明,系統(tǒng)能夠實現蓄電池的充放電控制并產生較好的正弦波。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 獨立式系統(tǒng) 最大功率跟蹤 蓄電池充放電 逆變控制技術
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 獨立式光伏發(fā)電的研究背景10-14
• 1.1.1 全球能源危機10-11
• 1.1.2 獨立式光伏發(fā)電的優(yōu)點及發(fā)展障礙11-12
• 1.1.3 國內外光伏逆變電源的發(fā)展現狀和發(fā)展前景12-14
• 1.2 獨立式光伏發(fā)電的關鍵技術發(fā)展概況14-16
• 1.2.1 最大功率跟蹤技術的發(fā)展14-15
• 1.2.2 電能變換技術的發(fā)展15-16
• 1.3 本文研究的內容16-18
• 2 獨立式光伏電源主電路結構設計18-42
• 2.1 獨立式逆變電源的基本結構和設計要求18-19
• 2.1.1 系統(tǒng)的基本結構18-19
• 2.1.2 系統(tǒng)的基本設計要求19
• 2.2 光伏發(fā)電最大功率跟蹤系統(tǒng)結構設計19-24
• 2.2.1 太陽能電池的基本原理和電路特性19-20
• 2.2.2 光伏電池最大功率跟蹤電路設計20-22
• 2.2.3 用于MPPT的Boost電路工作原理和設計22-24
• 2.3 充電器設計與分階段充電控制的實現24-33
• 2.3.1 蓄電池特性及充電的基本要求24-25
• 2.3.2 充電器的電路結構設計25-28
• 2.3.3 蓄電池充電控制的實現及參數設計28-33
• 2.4 放電電路工作原理與設計33-37
• 2.4.1 蓄電池放電要求33-34
• 2.4.2 DC/DC變換器設計34-37
• 2.5 逆變環(huán)節(jié)DC/AC變換器的設計37-39
• 2.5.1 單相逆變器比較分析37-38
• 2.5.2 DC/AC變換器設計38-39
• 2.6 輔助電源設計39-42
• 3 系統(tǒng)控制策略與功能實現42-68
• 3.1 基于PIC單片機的控制系統(tǒng)42-53
• 3.1.1 PIC16F886單片機簡介42-43
• 3.1.2 單片機外圍電路的設計43-45
• 3.1.3 模擬量采樣45-47
• 3.1.4 保護電路47-52
• 3.1.5 驅動電路52-53
• 3.2 最大功率跟蹤的控制策略53-58
• 3.2.1 MPPT控制方法比較分析54-56
• 3.2.2 本設計中MPPT控制的實現56-58
• 3.3 蓄電池充放電控制的實現58-59
• 3.4 逆變器控制的實現59-68
• 3.4.1 逆變器控制方法比較59-61
• 3.4.2 反饋控制方式比較61-63
• 3.4.3 SPWM控制技術63-65
• 3.4.4 SPWM波產生電路65-68
• 4 獨立式光伏逆變電源的仿真及實驗結果68-82
• 4.1 最大功率跟蹤系統(tǒng)的仿真研究68-76
• 4.1.1 光伏陣列的仿真建模68-69
• 4.1.2 最大功率點跟蹤的Simulink建模69-70
• 4.1.3 脈寬調制的Simulink建模70
• 4.1.4 升壓變換電路的Simulink建模70-71
• 4.1.5 光伏系統(tǒng)MPPT控制的仿真建模71-72
• 4.1.6 仿真結果及其分析72-76
• 4.2 逆變電源控制系統(tǒng)調試76-82
• 4.2.1 系統(tǒng)組成76-78
• 4.2.2 實驗結果及分析78-82
• 5 結論82-84
• 參考文獻84-88
• 作者簡歷88-91
• 學位論文數據集91

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