光伏组件智能接线盒设计研究

【摘要】：随着光伏发电应用的普及，光伏组件使用过程中的功率损失问题以及实际发电量受到了越来越多的关注。智能接线盒研制成为了光伏发电的研究热点，并且取得了一定的成果。最大功率点跟踪（MPPT）技术成为了这项研究中的核心竞争目标。 本课题依据光伏电池发电特性，以250W光伏组件为试验对象，完成光伏组件智能接线盒最大功率点跟踪功能的整体方案的设计。本课题的研究重点是智能接线盒采集电流、电压、温度电路等相应主回路的设计和MPPT算法控制的硬件设计；以及软件方面，实现单片机数据采集、控制策略、智能控制等程序的编写与调试。通过试验验证方案的可行性和有效性。 本课题研究工作主要包括以下几个部分： 1、依据太阳能电池的工作原理以及工作特性，通过对现有MPPT算法的研究分析，结合算法的复杂程度、可行性、可靠性等因素，为本系统的算法设置提供导向。 2、以STC12系列的51内核单片机为控制中心，完成光伏组件最大功率点跟踪系统的硬件电路设计；在此基础上集成无线通讯模块，实现系统的智能监控。 3、依托Keil开发环境，完成系统数据采集、MPPT控制策略、温度控制策略、无线模块智能通信等程序的编写和调试。 4、通过实验来验证设计的有效性。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 MPPT算法 智能监控
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 光伏发电概述10-13
• 1.1.1 光伏发电应用与发展10-12
• 1.1.2 光伏发电系统介绍12-13
• 1.2 太阳能电池原理和特性13-16
• 1.2.1 太阳能电池原理13-14
• 1.2.2 太阳能电池特性14-16
• 1.3 本文的主要研究工作16-17
• 第二章 智能接线盒原理与实现17-28
• 2.1 智能接线盒实现形式18-19
• 2.2 MPPT 控制原理19-20
• 2.3 主流 MPPT 算法20-27
• 2.3.1 恒定电压法20-21
• 2.3.2 扰动观测法21-23
• 2.3.3 电导增量法23-25
• 2.3.4 阻抗匹配法25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 系统硬件设计与实现28-42
• 3.1 系统原理框图28
• 3.2 电路详细28-38
• 3.2.1 电源模块28-29
• 3.2.2 控制中心29-30
• 3.2.3 检测电路30-33
• 3.2.4 四开关 Buck-Boost 电路33-35
• 3.2.5 关键器件、参数确定35-38
• 3.3 智能监控系统38-40
• 3.3.1 监控系统构架38-39
• 3.3.2 远程控制39-40
• 3.4 硬件抗干扰设计40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 系统软件设计与实现42-53
• 4.1 系统程序开发环境和单片机资源分配42-43
• 4.1.1 系统的开发环境42
• 4.1.2 单片机资源利用42-43
• 4.2 系统程序的详细设计43-51
• 4.2.1 数据采集程序44-45
• 4.2.2 数据处理程序45-46
• 4.2.3 脉宽调制信号程序46-48
• 4.2.4 温度监测48-49
• 4.2.5 通讯程序49-51
• 4.3 软件抗干扰设计51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 智能接线盒测试53-61
• 5.1 数据采集测试53-54
• 5.2 PWM 信号测试54-56
• 5.2.1 信号占空比误差54-55
• 5.2.2 信号关系测试55-56
• 5.3 死区时间测试56-57
• 5.4 实际有效性57-59
• 5.5 智能接线盒功耗测试59-60
• 5.6 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 5.1 论文完成的主要工作61
• 5.2 后续工作展望61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文67

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