基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计

【摘要】： 随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗，以及由此带来的能源危机与环境污染日益加剧，近年来世界各国都在积极寻找和开发新的、清洁、安全可靠的可再生能源。太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点，是理想的可再生能源。20世纪70年代后，太阳能光伏发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分，并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。 由于太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心部件和能源供给部分，因此在光伏发电系统仿真模型的研究中，太阳电池阵列仿真模型的研究至关重要。本文根据硅太阳电池的工程用数学模型建立了太阳能电池阵列的MATLAB仿真模型，分析了太阳辐射强度和温度对太阳电池阵列仿真模型精度的影响，提出了在不同太阳辐射强度时参数的优化设计计算公式，并将仿真结果与实际太阳电池阵列的测量结果进行了比较。 基于太阳能电池阵列的仿真模型，本文建立了太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪MATLAB仿真模型，并对两种常用最大功率点跟踪方法进行了仿真比较研究，验证了理论分析的正确性。 本文针对目前应用广泛的太阳能独立光伏发电系统进行了研究，对系统中常用的DC／DC变换器拓扑及其优缺点进行了总结，并研究了一种新的带有双向变换器的太阳能独立光伏发电系统，对其主电路参数进行了设计，完成了基于TMS320F2812 DSP控制系统的硬件电路设计和软件设计。 【关键词】：太阳能 太阳能光伏发电系统 最大功率点跟踪 仿真模型 DSP
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 世界能源结构和发展新能源的背景10-14
• 1.1.1 太阳能与太阳能光伏发电11-12
• 1.1.2 太阳能光伏发电系统简介12-14
• 1.2 太阳能光伏发电国内外研究现状与发展趋势14-15
• 1.2.1 国外太阳能光伏发电现状与发展趋势14-15
• 1.2.2 我国太阳能光伏发电现状与发展趋势15
• 1.3 本文主要研究内容和任务15-17
• 第二章 太阳能独立光伏发电系统基本组成和特性17-29
• 2.1 太阳能独立光伏发电系统概述17
• 2.2 太阳能电池17-23
• 2.2.1 太阳能电池的原理与特点17-19
• 2.2.3 太阳能电池输出电气特性19-20
• 2.2.4 太阳能电池工程用数学模型20-23
• 2.3 铅酸蓄电池23-29
• 2.3.1 铅酸蓄电池充放电原理24-25
• 2.3.2 铅酸蓄电池充电控制方法25-29
• 第三章 太阳能电池最大功率点跟踪29-41
• 3.1 太阳能电池最大功率点跟踪原理29-30
• 3.2 太阳能电池最大功率点跟踪方法30-41
• 3.2.1 恒电压法30-31
• 3.2.2 扰动观察法31-32
• 3.2.3 增量电导法32-34
• 3.2.4 其它跟踪方法34-41
• 第四章 太阳能电池与最大功率点跟踪法仿真研究41-54
• 4.1 太阳能电池阵列仿真41-44
• 4.2 最大功率点跟踪算法仿真44-54
• 4.2.1 扰动观察法仿真实验45-49
• 4.2.2 增量电导法仿真实验49-52
• 4.2.3 仿真结果比较与分析52-54
• 第五章 太阳能独立光伏发电系统主电路设计54-63
• 5.1 太阳能独立光伏发电系统常用DC/DC变换器及其特点54-57
• 5.1.1 BUCK电路54-55
• 5.1.2 BOOST电路55-56
• 5.1.3 BUCK-BOOST电路56
• 5.1.4 CUK电路56-57
• 5.2 带双向变换器的太阳能独立光伏发电系统57-59
• 5.2.1 BOOST电路设计58-59
• 5.2.2 铅酸蓄电池组设计59
• 5.3 双向BUCK-BOOST变换器59-63
• 5.3.1 双向BUCK-BOOST变换器运行原理59-61
• 5.3.2 双向BUCK-BOOST变换器参数设计61-63
• 第六章 太阳能独立光伏发电系统控制系统设计63-72
• 6.1 控制系统硬件电路63-67
• 6.1.1 控制芯片TMS320F2812DSP简介63-64
• 6.1.2 基于了MS320F2812DSP的控制系统64-67
• 6.2 控制系统软件设计67-72
• 6.2.1 控制系统编程思路67-69
• 6.2.2 控制系统算法69-72
• 第七章 结论和工作展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间发表的学术论文79

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