光伏电源控制器的研究

【摘要】： 随着全球能源危机的加剧,各国都在大力发展新能源,清洁高效的太阳能发电技术正越来越受到人们的重视。光伏电源的研究可以高效的利用太阳能这种绿色清洁能源,因此有关于光伏电源发电技术的研究正成为发展的趋势和热点。但是,与传统的发电技术相比,其昂贵的价格成为其推广应用的瓶颈。为了降低太阳能发电系统的成本,需要对太阳能系统进行深入研究,寻找有效途径提高太阳能电池的利用率,并提高电能的转换效率,以提高整体系统的性价比。 本论文在分析了光伏电源发电国内外进展的基础上,分析了单相光伏电源发电系统的组成结构和工作原理。在分析了不同控制策略的优缺点的基础上,采用电流跟踪控制和电网电压前馈控制的策略,对控制系统进行了数学建模。设计并制作了基于光伏并网发电系统的硬件电路,包括系统的主电路、信号的采样与处理电路、PWM及SPWM信号的隔离与驱动电路以及电源电路。对这些电路的工作过程进行了详细的分析,对电路中的参数进行了计算,完成了硬件电路的制作与实验调试。研究了最大功率点跟踪控制(MPPT)的原理和方法,并采用观察干扰法来实现光伏阵列的最大功率点跟踪。 【关键词】：太阳能 光伏电源 PWM MPPT
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM571;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 综述8-15
• 1.1 课题研究背景8-10
• 1.2 国内外研究进展10-14
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.3 本论文的研究思路14-15
• 第二章 光伏电源系统总体方案设计15-23
• 2.1 光伏电源模拟装置系统框图15
• 2.2 硅太阳电池的性能特点15-19
• 2.3 太阳能电池的模拟技术19-20
• 2.4 电源变换器设计方案20-21
• 2.5 逆变器设计方案21-23
• 第三章 光伏电源系统建模与控制策略研究23-49
• 3.1 系统的总体设计23-25
• 3.1.1 光伏电源系统的组成23-24
• 3.1.2 光伏电源控制系统的数学模型24-25
• 3.2 光伏电池模型特性及最大功率点跟踪25-30
• 3.2.1 光伏电池建模25-26
• 3.2.2 光伏组建方阵设计及MPPT26
• 3.2.3 最大功率点跟踪控制的研究26-30
• 3.3 全桥逆变电路的建模与控制策略分析30-33
• 3.3.1 PID 数字控制30-32
• 3.3.2 全桥逆变电路的数学模型32-33
• 3.4 PWM 信号的生成方法33-36
• 3.5 BOOST 变换器模块36-42
• 3.6 加入 PI 反馈控制器的 Boost 电路42-44
• 3.7 SPWM 波形生成模块44-49
• 第四章 硬件电路设计49-56
• 4.1 系统主电路设计49-50
• 4.2 桥式逆变器模块设计50-51
• 4.3 控制电路设计51-56
• 4.3.1 辅助电源设计51-52
• 4.3.2 IGBT 与 MOSFET 驱动电路设计52-53
• 4.3.3 桥式 MOSFET 驱动电路设计53-54
• 4.3.4 反馈电路设计54-55
• 4.3.5 核心控制器MSP430F24755-56
• 第五章 系统仿真及仿真结果分析56-62
• 5.1 逆变电路仿真分析56-60
• 5.2 MPPT 仿真分析60-62
• 第六章 总结和展望62-63
• 6.1 全文的总结62
• 6.2 展望和后续的相关工作62-63
• 参考文献63-65
• 附件一:光伏驱动部分PCB 图65-66
• 附件二:逆变桥部分PCB 图66-67
• 附件三:反馈电路部分PCB 图67-68
• 附件四:光伏电源模拟装置实物图68-69
• 发表论文和科研情况说明69-70
• 致谢70-71

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