基于高频链的独立光伏系统的研究

【摘要】：随着全球范围内对能源要求的巨大增长，并考虑到常规能源使用过程中对人类环境所产生的影响，人们开始关注可再生能源。作为新能源之一的太阳能，更是引起了世界各国工程师和研究人员开发太阳能技术的强烈兴趣。独立光伏系统是太阳能技术领域的一个研究点，它目前主要广泛应用在电网无法连接的偏远地方，能较好地解决无电的问题。 本文将研究和分析并设计一个基于高频链的独立光伏系统。系统是由太阳能电池板、DC/DC电路、蓄电池、高频链、逆变器、滤波器、交流负载和主控制器等组成。本文的主要内容包括以下几点： 第一，本文对高频链技术进行了详细的介绍，包括其控制方法，优缺点等。通过分析传统独立光伏系统结构的优缺点，结合高频链技术的优点把高频链技术引入独立光伏系统中。 第二，针对独立光伏系统涉及的两个关键技术最大功率跟踪(Maximum PowerPoint Tracking， MPPT)和蓄电池充放电管理作出介绍和分析。 第三，对所提出的基于高频链的独立光伏系统进行硬件设计以及控制算法的设计，给出算法实现过程。 第四，利用仿真软件对系统进行仿真，验证参数设计和控制算法的可行性。通过搭建硬件平台进行实验，得出实验波形，通过分析实验结果波形来验证系统设计的可行性。 【关键词】：独立光伏系统 高频链 最大功率跟踪 蓄电池充放电管理
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景9-12
• 1.1.1 能源问题9-10
• 1.1.2 环境问题10-12
• 1.2 光伏发电的优缺点12
• 1.3 国内外光伏发电的发展与趋势12-14
• 1.3.1 国外发展现状与趋势12-13
• 1.3.2 国内发展现状与趋势13-14
• 1.4 光伏系统的概述14-16
• 1.4.1 光伏系统的分类14-15
• 1.4.2 独立光伏系统的组成15-16
• 1.4.3 独立光伏系统的研究点16
• 1.5 本文的研究任务16-18
• 第二章 高频链技术在独立光伏系统中的研究18-30
• 2.1 传统独立光伏系统的结构与工作原理18-19
• 2.2 传统独立光伏系统的结构的优缺点19-20
• 2.3 高频链技术20-27
• 2.3.1 高频链的结构分类21-23
• 2.3.2 高频链的控制方法23-27
• 2.3.2.1 脉宽调制技术23-24
• 2.3.2.2 移相控制技术24-27
• 2.4 高频链的优缺点27-28
• 2.5 高频链引入独立光伏系统28-29
• 2.6 高频链独立光伏系统结构设计29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 独立光伏系统的关键技术30-49
• 3.1 最大功率跟踪技术30-41
• 3.1.1 光伏电池输出特性30-35
• 3.1.1.1 光伏电池的工作原理30
• 3.1.1.2 光伏电池的模型30-32
• 3.1.1.3 光伏电池的 Matlab 仿真32-35
• 3.1.2 最大功率跟踪算法分析35-41
• 3.1.2.1 扰动和观察法37-38
• 3.1.2.2 电导增值法38-40
• 3.1.2.3 电压常量法40-41
• 3.1.3 本文系统采用的MPPT算法41
• 3.2 蓄电池的充放电管理41-48
• 3.2.1 铅酸蓄电池的工作原理42-43
• 3.2.2 铅酸蓄电池的充电方法43-45
• 3.2.2.1 恒定电压充电43-44
• 3.2.2.2 恒定电流充电44
• 3.2.2.3 组合式充电44-45
• 3.2.3 独立光伏系统的能量管理45-47
• 3.2.4 独立光伏系统的蓄电池充电方法47-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第四章 独立光伏系统的硬件设计与控制算法实现49-65
• 4.1 系统设计参数要求49
• 4.2 系统的硬件设计49-58
• 4.2.1 太阳能电池板的选择49-50
• 4.2.2 DC/DC转换器50-52
• 4.2.3 蓄电池的选取52
• 4.2.4 高频链电路52-54
• 4.2.5 工频逆变器54
• 4.2.6 输出LC滤波54-55
• 4.2.7 驱动电路和采样电路55-58
• 4.2.8 控制板58
• 4.3 系统的控制算法设计与实现58-64
• 4.3.1 蓄电池的充电控制与算法实现58-61
• 4.3.2 高频链电路的控制与算法实现61-63
• 4.3.3 工频逆变器的控制策略63-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 独立光伏系统的仿真和实验65-78
• 5.1 电路模块及系统的仿真65-76
• 5.1.1 DC/DC转换器的仿真65-66
• 5.1.2 光伏电池MPPT仿真66-68
• 5.1.3 高频链仿真68-70
• 5.1.4 逆变器仿真70-76
• 5.2 基于硬件平台的实验76-77
• 5.3 本章小结77-78
• 第六章 总结展望78-80
• 6.1 全文总结78
• 6.2 工作展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85
• 附录：系统部分模块照片85-86
• 攻硕期间取得的研究成果86-87

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