太阳能半导体照明系统电力电子接口的建模及控制

【摘要】：随着石油、煤炭等传统能源的短缺以及对环境保护问题的关注,太阳能半导体照明系统的研究和应用有着重要的意义。太阳能半导体照明系统属于光伏发电离网应用,由太阳能电池组件、蓄电池、LED半导体照明负载、电力电子接口等组成,电力电子接口包括组件与蓄电池间的接口和蓄电池与LED负载间的接口。 太阳能电池组件的输出功率随着太阳辐射强度、环境温度和负载的改变而变化,使太阳能电池组件工作于最大功率输出状态是组件与蓄电池间的接口的主要功能,同时,半导体负载的发光照度取决于工作电流,控制LED的电流是蓄电池与LED负载间接口的主要任务。另外,蓄电池工作时还要满足充电和放电控制要求。 本文设计了太阳能半导体照明系统的电力电子接口的主电路和控制方案。对接口的工作状态进行了理论分析,基于状态变量开关周期平均方法建立了接口主电路的数学模型。 以蓄电池的端电压作为太阳能半导体照明系统的主控变量,实现了蓄电池的充电和放电控制。组件与蓄电池间的接口以改进后的电导增量法实现了太阳能电池组件的最大功率跟踪控制。蓄电池与LED负载间接口以开关电流峰值为控制变量,实现了LED电流的恒流控制。 蓄电池与LED负载之间的接口以Boost直流变换电路实现,并进行了仿真和实验验证。 【关键词】：太阳能最大功率跟踪 电流控制 电力电子接口 LED照明
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太阳能半导体照明系统的概述9-11
• 1.3 太阳能半导体照明系统的国内外发展状况11-14
• 1.3.1 光伏技术国内外发展状况11-12
• 1.3.2 LED 照明的国内外发展状况12-13
• 1.3.3 电力电子接口的国内外发展状况13-14
• 2 太阳能半导体照明系统的工作原理及特性14-37
• 2.1 太阳能电池的工作原理及特性14-22
• 2.1.1 太阳能电池的工作原理14
• 2.1.2 太阳能电池的最大功率点特性14-22
• 2.2 LED 的工作原理及主要电特性22-23
• 2.2.1 LED 的工作原理22
• 2.2.2 LED 的恒流工作特性22-23
• 2.3 蓄电池的工作原理及充放电特性23-27
• 2.3.1 蓄电池的工作原理23-24
• 2.3.2 蓄电池的充电特性24-26
• 2.3.3 蓄电池的放电特性26-27
• 2.4 电力电子接口的功能27-37
• 2.4.1 太阳能电池与蓄电池间的电力电子接口的功能27-35
• 2.4.2 蓄电池与LED 负载间的电力电子接口的功能35-37
• 3 太阳能半导体照明系统的建模及理论分析37-46
• 3.1 太阳能电池与蓄电池间的电力电子接口的建模及理论分析37-41
• 3.1.1 太阳电池与蓄电池间的电力电子接口的主电路实现37-38
• 3.1.2 太阳电池与蓄电池间的电力电子接口的控制电路38-41
• 3.2 蓄电池与LED 负载间的电力电子接口的建模及理论分析41-46
• 3.2.1 蓄电池与LED 负载间的电力电子接口的主电路实现41-42
• 3.2.2 蓄电池与LED 负载间的电力电子接口的控制电路42
• 3.2.3 蓄电池与LED 负载间的接口主电路的数学模型42-46
• 4 太阳能半导体照明系统的仿真验证46-49
• 5 太阳能半导体照明系统的实验验证49-52
• 结论与展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57
• 附录57

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