太阳能独立光伏发电系统的研究

【摘要】： 太阳能作为一种新兴的可再生能源,以其永不枯竭、无污染、不受地域限制等优点,正得到迅速的推广应用。而光伏系统的一大缺点就是光伏电池的光电转换效率太低,使其不能以最大效率转化为电能输出;而且在工作过程中受环境的影响也很大,会损失很多能量。因此为了使其输出的电能达到最大化,除了要研制价格低廉且能量转换效率高的光电材料外,还要在控制上实现光伏电池的大功率输出。这些控制方法包括光伏自动跟踪控制和最大功率跟踪控制。本课题根据光伏电池的工作特性,设计了光伏自动跟踪控制系统和一种最大功率跟踪控制器。 【关键词】：光伏系统 太阳辐射量 光伏自动跟踪系统 最大功率跟踪
【学位授予单位】：华北电力大学（河北）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 太阳能光伏发电的背景及课题意义8
• 1.2 太阳能光伏发电的特点及我国太阳能资源的分布8-10
• 1.2.1 太阳能光伏发电的特点8-9
• 1.2.2 我国太阳能资源的分布9-10
• 1.3 太阳能光伏发电系统概述10-12
• 1.3.1 太阳能光伏发电系统原理及组成10-11
• 1.3.2 太阳能光伏发电系统分类11-12
• 1.4 国内外光伏产业现状及发展趋势12-15
• 1.4.1 国外光伏产业现状及发展趋势12-14
• 1.4.2 国内光伏市场和产业发展状况14-15
• 1.5 课题主要研究内容15-16
• 第二章 太阳辐射能量分析16-24
• 2.1 太阳角及其计算16-18
• 2.1.1 太阳赤纬角δ16
• 2.1.2 太阳高度角h16-17
• 2.1.3 太阳方位角γ17
• 2.1.4 太阳方位角γ和高度角h 的计算分析17-18
• 2.2 日照数据及估算18-20
• 2.2.1 日照小时数据18
• 2.2.2 峰值日照小时数据18-20
• 2.3 太阳辐射量计算20-22
• 2.4 太阳电池阵列的安装方向及倾角估算22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 光伏自动跟踪系统的设计24-34
• 3.1 自动跟踪的基本原理24
• 3.2 自动跟踪系统硬件的设计24-27
• 3.2.1 自动跟踪整体设计方案24-25
• 3.2.2 传感器光敏电阻的工作过程25-26
• 3.2.3 电源电路设计26-27
• 3.2.4 电机驱动电路设计27
• 3.3 自动跟踪系统软件的设计27-33
• 3.3.1 软件设计整体方案27-28
• 3.3.2 单片机控制芯片介绍及编程语言的选择28-29
• 3.3.3 跟踪系统主程序设计29-31
• 3.3.4 数据采集﹑处理程序设计31
• 3.3.5 一阶低通滤波程序设计31-32
• 3.3.6 电机驱动程序设计32-33
• 3.4 自动跟踪式与固定安装式采样光强比较33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 最大功率跟踪控制器的设计34-51
• 4.1 太阳能光伏电池的特性34-36
• 4.1.1 太阳能光伏电池等效电路34-35
• 4.1.2 太阳能光伏电池输出特性35-36
• 4.2 最大功率跟踪原理36-37
• 4.3 最大功率跟踪方法37-40
• 4.3.1 几种常用最大功率跟踪控制方法的介绍37-39
• 4.3.2 控制器所采用的最大功率跟踪控制方法及其流程图39-40
• 4.4 最大功率跟踪控制器硬件的设计40-45
• 4.4.1 主回路设计40-42
• 4.4.2 电源器件的选择42-43
• 4.4.3 采样信号放大器件选择43
• 4.4.4 驱动器件选择43-45
• 4.4.5 隔离器件选择45
• 4.5 最大功率跟踪控制器软件的设计45-47
• 4.5.1 控制芯片及编程语言的选择45
• 4.5.2 电压基准及系统时钟选择45-46
• 4.5.3 端口设置46
• 4.5.4 ADC 采样设置46
• 4.5.5 脉冲PWM 的产生46
• 4.5.6 中断源的设置46-47
• 4.6 控制器保护功能47-49
• 4.6.1 防反充保护47
• 4.6.2 铅酸蓄电池的充放电特性47-48
• 4.6.3 铅酸蓄电池过充﹑过放保护设计48-49
• 4.7 控制器实验波形及结果分析49-50
• 4.8 本章小结50-51
• 第五章 结论与展望51-52
• 5.1 本文结论51
• 5.2 未来展望51-52
• 参考文献52-54
• 致谢54-55
• 在校期间发表的学术论文55

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