光伏发电直流电能控制系统的研究

【摘要】：目前环境问题越来越严重,尤其是这两年以来的PM2.5的问题以及发生在大城市中的雾霾现象越来越严重。而化石能源的燃烧可以说是环境问题的追魁祸首,解决这个问题已经迫在眉睫。太阳能资源在全球范围内分布广泛,并且分布容量非常巨大,因而其受关注的程度越来越高,所以目前越来越多的国家开始关注太阳能发电技术。但是,由于各种政策原因以及光伏电池板的造价昂贵、转换效率偏低等一系列问题,大大制约了该产业的发展。要提高该系统的利用的效率,就不得不对相应系统算法进行改进和优化。正因如此,本文以此为研究内容,将深入的针对光伏发电直流电能控制系统进行研究,重点研究的是最大功率跟踪控制算法以及蓄电池充放电算法,最后在TMS320F2812 DSP开发平台上完成整体直流电能的控制系统的设计。本文的主要工作如下:1、对光伏组件和蓄电池进行选型,并对于DC-DC变换主电路和蓄电池充放电主电路进行设计及选型,并在MATLAB软件平台上进行具体的仿真分析。2、在电力电子变换装置的硬件平台上编写一种稳定的最大功率点跟踪控制算法,通过MPPT控制实现对直流电能通过电力电子变换装置进行最大功率点的跟踪控制。3、编写一套可靠的蓄电池控制算法,对储能装置进行控制,即对铅酸蓄电池进行充放电的控制。在光照充足时在不影响蓄电池安全性能的情况下对蓄电池进行最大限度的充电,并在光照不足的条件下合理控制蓄电池放电。 【关键词】：光伏发电 直流电能 最大功率点跟踪 蓄电池充放电
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 前言10-11
• 1.2 光伏发电系统分类及基本结构11-13
• 1.2.1 独立式光伏发电系统11-12
• 1.2.2 并网式光伏发电系统12-13
• 1.3 直流电能控制技术的难点13
• 1.4 本论文主要研究内容13-16
• 第2章 直流电能控制系统总体设计16-22
• 2.1 设计规格16
• 2.2 设计方案16-21
• 2.2.1 系统总体结构16-18
• 2.2.2 控制算法18
• 2.2.3 控制器的选取18-19
• 2.2.4 太阳能电池19-20
• 2.2.5 直流变换器20
• 2.2.6 光伏蓄电池20-21
• 2.2.7 蓄电池控制器21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 系统主电路设计22-36
• 3.1 DC/DC 变换器的拓扑结构22-23
• 3.2 前端直流升压主电路设计23-28
• 3.2.1 前端BOOST电路的设计原理24-27
• 3.2.2 前端BOOST电路的参数设计27
• 3.2.3 前端BOOST电路其它器件的选型27-28
• 3.3 蓄电池充电主电路设计28-32
• 3.3.1 蓄电池充电电路的设计原理29-31
• 3.3.2 蓄电池充电电路的参数设计31
• 3.3.3 蓄电池充电电路其他器件的选型31-32
• 3.4 蓄电池放电主电路设计32-33
• 3.4.1 蓄电池放电电路的参数设计32-33
• 3.4.2 蓄电池放电电路其他器件的选型33
• 3.5 本章小结33-36
• 第4章 最大功率点跟踪控制算法36-56
• 4.1 太阳能电池特性36-39
• 4.1.1 太阳能电池等效电路36-37
• 4.1.2 太阳能电池的输出特性37-39
• 4.2 最大功率点跟踪原理39-40
• 4.3 常见的最大功率点跟踪控制算法40-46
• 4.3.1 定压追踪法40-42
• 4.3.2 扰动观测法42-44
• 4.3.3 导纳增量法44-45
• 4.3.4 其它控制法45-46
• 4.4 最大功率跟踪控制算法的仿真研究46-54
• 4.4.1 仿真平台介绍46
• 4.4.2 太阳能电池模型的建立46-48
• 4.4.3 最大功率点跟踪控制算法的仿真建模与分析48-49
• 4.4.4 扰动观测法的仿真与分析49-51
• 4.4.5 导纳增量法的仿真与分析51-54
• 4.4.6 仿真结果比较分析54
• 4.5 本章小节54-56
• 第5章 光伏蓄电池充放电控制算法56-74
• 5.1 光伏蓄电池的原理及特性56-59
• 5.1.1 蓄电池的结构56-57
• 5.1.2 蓄电池的工作原理57-58
• 5.1.3 光伏蓄电池的主要参数58-59
• 5.2 常见的蓄电池充电算法59-62
• 5.2.1 恒流充电法59-60
• 5.2.2 恒压充电法60
• 5.2.3 分段式充电法60-62
• 5.3 蓄电池充电算法的仿真研究62-69
• 5.3.1 蓄电池模型的建立62
• 5.3.2 恒流充电法仿真62-64
• 5.3.3 恒压充电法仿真64-66
• 5.3.4 分段式充电法仿真66-68
• 5.3.5 仿真结果比较分析68-69
• 5.4 常见的蓄电池放电算法69-70
• 5.4.1 放电电压控制法69
• 5.4.2 放电电流控制法69-70
• 5.4.3 放电深度控制法70
• 5.5 蓄电池放电控制仿真研究70-72
• 5.6 本章小结72-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 6.1 工作总结74
• 6.2 工作展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80

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