基于DC-DC微型变换器光伏建筑发电研究

【摘要】：光伏建筑发电系统（BIPV）因其环保、高效等优势得到节能型建筑的广泛应用。传统的光伏发电系统中的光伏组件常采用串并联方式连接，其存在抗热斑和阴影能力差等不足，为此相关研究中提出了交流模块式结构，这种结构可以有效克服以上不足，但其缺点是并网控制复杂。为克服并网控制复杂，本文提出了一种直流模块式结构，即将每块光伏组件配备一台直流微型变换器，集成光伏直流模块，这种结构控制简单、具有独立的MPPT，有效的避免了因光伏组件遮蔽而影响组件发电效率问题。 本文主要从下面几个部分进行了研究： （1）阐述了光伏建筑一体化系统的基本概念、结构形式、各个控制器工作原理及其应用。研究了系统中控制器涉及到的国家和行业标准以及光伏建筑设计、运行与维护规范。 （2）根据光伏建筑电站实际状况，以光伏建筑一体化系统运行与维护规范为准则，制定了一套光伏电站设计流程。 （3）根据本文提出的系统拓扑结构，对系统中各个控制器选取了相应的拓扑结构，并依据有关国家标准以及行业标准研制了DC-DC微型变换器、蓄电池充放电控制器包括硬件设计和软件设计，采用绘图软件Altium Designer进行了电路原理图的设计及PCB板图的绘制。 （4）控制器之间的协调控制及其软件的编写。针对系统中各个模块间的协调控制问题，给出了切换控制策略，完成了相应程序的编写。 （5）通过以上工作，构建了400W户用光伏发电系统实验平台，验证了系统中各个控制器的工作性能、协调控制方法以及系统拓扑的正确性和可行性。最后，在工程投资和发电效率上，与传统光伏建筑发电系统拓扑结构进行了对比，得出了本文拓扑结构的优势。 【关键词】：光伏建筑发电 DC-DC微型变换器 系统拓扑 切换控制 实验平台
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU18;TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 课题研究的背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势8-9
• 1.3 本文主要研究内容9-11
• 第二章 光伏建筑电站设计流程11-19
• 2.1 系统设计流程图11
• 2.2 场地基础资料11-12
• 2.3 建筑条件12-13
• 2.3.1 光伏阵列间距计算12-13
• 2.3.2 光伏阵列方位角与倾斜角的计算13
• 2.4 方案制定13-14
• 2.4.1 负荷需求计算设计13-14
• 2.4.2 负荷协调管理设计14
• 2.5 设备选型14-18
• 2.5.1 蓄电池计算与选取14-15
• 2.5.2 光伏组件的类型15
• 2.5.3 光伏组件串并联计算15-17
• 2.5.4 支架的选择17
• 2.5.5 光伏阵列汇流箱选择17-18
• 2.6 本章小结18-19
• 第三章 光伏建筑电站设计研究19-40
• 3.1 系统拓扑结构19-20
• 3.2 系统协调控制策略研究20-27
• 3.2.1 系统工作状态与能量流动方向20-23
• 3.2.2 微型变换器控制策略研究23-25
• 3.2.3 蓄电池控制器控制策略研究25-27
• 3.3 系统模块设计27-37
• 3.3.1 微型变换器硬件电路设计27-32
• 3.3.2 微型变换器 PCB 图及样机32
• 3.3.3 蓄电池控制器硬件电路设计32-36
• 3.3.4 蓄电池充放电控制器 PCB 图及样机36-37
• 3.4 通信系统设计37-38
• 3.5 本章小结38-40
• 第四章 光伏建筑电站的实验研究40-52
• 4.1 系统搭建40-41
• 4.2 实验结果分析41-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 与传统光伏建筑电站对比研究52-56
• 5.1 某公司 350kW 光电建筑示范工程设计52-53
• 5.2 基于 DC-DC 微型变换器 350kW 光电建筑设计53-54
• 5.3 工程投资与发电效率分析54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 工作总结56-57
• 6.2 工作展望57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61

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