军队营房独立光伏发电系统的设计

【摘要】：伴随生态污染的日益恶化以及化石能源的日益匮乏,全球范围内越来越注重开发可再生能源。作为非常有前景的可再生能源,长期以来,太阳能的开发利用一直深受全球各个国家的普遍重视。其中,光伏发电对进一步应对能源短缺与生态污染起着非常关键的作用,属于全球各个国家和地区军队能源研究的重要方向。并且中国光伏发电的需求量巨大,市场广阔,据各方面的预测结果表明,大约21世纪中叶时太阳能将成为中国能源直接供应的一支主力军。现阶段,其存在诸多利用途径,具体来说,大体上包括两种：独立与并网发电。此处,我们将以单相独立光伏发电系统为例展开探讨,对其中的光伏阵列最大功率点跟踪控制、蓄电池、DC/DC升压变换器和逆变器等模块都进行了详细地分析研究。论文概述了光伏发电的研究背景,分析了当前国内外光伏发电产业的发展现状与形势,同时分析了升压变换器和正弦波逆变器的研究现状,并介绍了光伏发电系统的组成及其基本思路,并进行建模。本文阐明了光伏电池的输出特征,以及常用最大功率点跟踪控制算法的工作原理及特点,按照光伏阵列的输出功率特点,再次对定、变步长跟踪模式切换条件进行界定,优化了变步长模式下步长变化规则。论文设计了Boost-Flyback变换器提高输出电压,其主要通过两者交错并联的方式来减小输入输出纹波,并利用Flyback变换器的变压器匝比来获得较高的电压增益。论文设计了单相电压型全桥逆变电路将稳定的高压直流电逆变成正弦波交流电,从而供负载使用。此外,本文还对其展开仿真实验,研究了其在各种条件下的运行情况,仿真测试所获得的结果和理论保持一致,说明其控制策略是可操作的,可以为今后同类系统的设计提供参考。 【关键词】：独立光伏发电 最大功率点跟踪 升压变换器 正弦波逆变器
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：E235
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-20
• 1.2.1 国外光伏发电的发展现状12-15
• 1.2.2 升压变换器的现状研究15-16
• 1.2.3 正弦波逆变器的现状研究16-17
• 1.2.4 独立光伏发电系统的概述17-20
• 1.3 主要研究内容及创新点20-21
• 1.3.1 主要内容20-21
• 1.3.2 本文创新点21
• 1.4 论文章节安排21-24
• 第二章 光伏系统中太阳能光伏电池和蓄电池24-36
• 2.1 太阳能光伏电池特性24-29
• 2.1.1 单晶硅太阳能光伏电池的基本原理24
• 2.1.2 晶硅太阳能光伏电池的模型24-27
• 2.1.3 晶硅太阳能光伏电池的输出特性27-29
• 2.2 蓄电池储能及特性29-34
• 2.2.1 VRLA蓄电池充放电原理29-31
• 2.2.2 VRLA蓄电池的等效电路及其主要参数31-33
• 2.2.3 VRLA蓄电池充放电特性分析33-34
• 2.2.4 VRLA蓄电池容量设计34
• 2.3 本章小结34-36
• 第三章 基于DC/DC变换器的最大功率点跟踪控制设计36-54
• 3.1 DC/DC变换电路36-41
• 3.1.1 Buck电路36-37
• 3.1.2 Boost电路37-38
• 3.1.3 Buck-Boost电路38-39
• 3.1.4 Cuk电路39-41
• 3.2 最大功率点跟踪控制原理41-43
• 3.3 最大功率点跟踪控制方法43-46
• 3.3.1 传统的增量电导法43-44
• 3.3.2 改进的变步长增量电导法44-46
• 3.4 最大功率点跟踪控制系统仿真模型46-47
• 3.5 仿真结果47-52
• 3.5.1 传统的增量电导法仿真分析47-49
• 3.5.2 改进的变步长增量电导法仿真分析49-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第四章 高增益交错并联直流升压变换器和DC/AC逆变器的设计54-64
• 4.1 升压变换器的结构设计54-60
• 4.1.1 升压变换器的拓扑结构54-55
• 4.1.2 升压变换器的实现及工作过程分析55-58
• 4.1.3 升压变换器的工作性能分析58-59
• 4.1.4 电压增益有效分析59-60
• 4.2 逆变电路的结构设计60-62
• 4.2.1 逆变电路的拓扑结构设计60-61
• 4.2.2 SPWM控制的设计61-62
• 4.3 本章小结62-64
• 第五章 系统实验样机的设计与实现64-76
• 5.1 系统电路结构的设计和实验系统的实现64-74
• 5.1.1 MPPT控制系统硬件电路的设计和系统实现64-68
• 5.1.2 蓄电池储能装置的选择68-69
• 5.1.3 升压主电路的参数设计和实验平台实现69-73
• 5.1.4 全桥逆电路实验样机的搭接和实现73-74
• 5.2 本章小结74-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-84
• 附录84

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