家用型光伏发电系统逆控一体机研究与实现

【摘要】：随着社会经济的不断发展,人类对能源的需求量不断加大,但化石能源的弊端不断暴露出来,以光伏发电为代表的新能源高速发展,对光伏发电配套设备的研究也不断深入,在此大环境下,本文针对家用型光伏发电系统研究设计了500W的逆变控制一体机,并进行了仿真、样机研制和实验。首先,在MATLAB/Simulink环境下对光伏电池的数学模型进行了仿真,并且研究了光伏电池的I-V和P-V曲线特性;在光照强度、环境温度改变时,研究了光伏电池的输出特性的变化;以此为基础,进一步研究了光伏电池的最大功率点跟踪算法(MPPT),分析了电导增量法、扰动观察法的优缺点。在此基础上,设计了基于模糊控制的最大功率跟踪算法,并且进行了大量仿真研究。研究结果表明模糊控制算法与传统算法相比,在跟踪速度、最大功率点处的稳定度方面,具有明显的优势。然后,设计了逆控一体机的硬件部分和软件部分。硬件部分由DC/DC电路和DC/AC电路组成,DC/DC部分采用PIC16F877作为控制单元,实现最大功率跟踪、BUCK电路PWM波的产生和蓄电池充电电路的控制,以及电压、电流检测,蓄电池过充、过放保护、防反充保护等功能。DC/AC部分控制单元采用DSPTM320F2812,主电路选用高低频结合的单相全桥逆变电路,并且针对本系统设计了变压器和滤波电路的具体参数。两个控制单元彼此监控、相互通讯。并针对系统的各个功能进行了软件设计。最后,进行了样机的研制和测试.针对本系统设计的最大功率跟踪算法、减流升压充电法、负载变化时输出电压的稳定性进行了实验。实验结果表明;本文设计的逆控一体机对光伏电池的最大功率跟踪效果明显、蓄电池充电快速、安全,输出交流电电压稳定波形平滑。达到了预期设计目标,能很好的满足家庭使用,具有进一步研究开发的重要意义。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 逆控一体机 蓄电池充、放电 家用型
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM46
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.1.1 课题研究背景9-10
• 1.1.2 课题研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 逆控一体机的结构及功能12-15
• 1.3.1 逆控一体机的结构12-14
• 1.3.2 逆控一体机的功能14-15
• 1.4 本文研究内容15-16
• 第二章 光伏电池的特性和最大功率点跟踪策略研究16-33
• 2.1 光伏电池的数学模型16-19
• 2.2 光伏电池的MATLAB/Simulink仿真及输出特性分析19-22
• 2.3 最大功率点跟踪（MPPT）算法22-26
• 2.3.1 最大功率点跟踪算法的含义22-24
• 2.3.2 电导增量法24-25
• 2.3.3 扰动观察法25-26
• 2.4 基于模糊控制的最大功率点跟踪算法26-32
• 2.4.1 模糊控制方法的工作原理26
• 2.4.2 基于模糊控制的最大功率点跟踪算法26-27
• 2.4.3 基于模糊控制的最大功率跟踪点算法的仿真建模27-30
• 2.4.4 模糊控制MPPT算法与扰动观察法追踪效果对比实验30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 逆控一体机前级DC/DC部分电路设计33-47
• 3.1 逆控一体机DC/DC部分设计方案33
• 3.2 DC/DC部分电路设计33-39
• 3.2.1 光伏电池板的选用33
• 3.2.2 蓄电池的选用及充电策略33-34
• 3.2.3 BUCK电路设计34-36
• 3.2.4 控制电路硬件设计36-39
• 3.3 充放电电路设计39-45
• 3.3.1 充放电电路设计方案39-41
• 3.3.2 充电电路硬件设计41-45
• 3.4 辅助电路设计45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 逆控一体机后级DC/AC部分电路设计47-54
• 4.1 逆控一体机DC/AC部分设计方案47-48
• 4.2 DC/AC部分电路设计48-49
• 4.2.1 MOSFET的选型48
• 4.2.2 MOSFET吸收电路的设计48
• 4.2.3 高低频导通的主电路设计48-49
• 4.3 驱动电路设计49-50
• 4.4 变压器设计50
• 4.5 滤波电路设计50-51
• 4.6 电压电流采样电路51-53
• 4.6.1 电压采样电路51-52
• 4.6.2 电流采样电路52
• 4.6.3 瞬时值采样电路52-53
• 4.7 辅助电路设计53
• 4.8 本章小结53-54
• 第五章 逆控一体机软件部分设计54-61
• 5.1 逆控一体机DC/DC部分软件设计54-56
• 5.1.1 DC/DC主控制程序设计54-55
• 5.1.2 MPPT软件设计55-56
• 5.2 保护电路的软件设计56-58
• 5.2.1 过流保护软件设计56
• 5.2.2 欠压保护软件设计56-57
• 5.2.3 过压保护软件设计57-58
• 5.3 逆控一体机DC/AC部分软件设计58-60
• 5.3.1 DC/AC部分主控制程序设计58
• 5.3.2 SPWM波形的生成58-59
• 5.3.3 中断程序59-60
• 5.3.4 PI控制设计60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 逆控一体机样机实验研究61-67
• 6.1 逆控一体机DC/DC部分实验61-63
• 6.1.1 实验目的61
• 6.1.2 实验方法61-62
• 6.1.3 实验数据记录及分析62-63
• 6.1.4 实验结果分析63
• 6.2 逆控一体机DC/AC部分实验63-65
• 6.2.1 实验目的63
• 6.2.2 实验方法63-64
• 6.2.3 实验结果分析64-65
• 6.3 逆控一体机样机整机测试65-66
• 6.4 本章小结66-67
• 第七章 总结与展望67-69
• 7.1 总结67
• 7.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 作者简介73
• 攻读硕士学位期间研究成果73

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

户用光伏发电系统的研究与应用    马勇刚;谢建;李自应;张跃;曾丽琴;

光伏发电系统在建筑项目中的应用探讨    李雷;杨舒;

简讯    

程艺厅长祝贺我院获2011年全国职业院校技能大赛“光伏发电系统安装调试”赛项二等奖    

晶澳慈善基金会向希望小学捐赠光伏发电系统    

光伏发电系统的碳值分析    张改景;龙惟定;苑翔;

改进的光伏发电系统并网控制技术    彭一琦;

高铁车站光伏发电系统应用    江伟山;周倩;

光伏发电系统功率预测研究方法综述    邓雅;胡书举;孟岩峰;许洪华;

光伏发电系统碳排放计算模型及应用    龚道仁;陈迪;袁志钟;

光伏发电系统用高效逆变器的研究    周光明;沈煜;张晋茂;麻凯恩;朱正菲;杜强;

太阳能光伏发电系统性能分析的模糊综合评价方法    陆亚萍;梁小冰;

分布式光伏发电系统及微型逆变器综述    程丽敏;曹阳;

太阳能光伏发电系统工程结构强度设计    郝文华;

光伏发电系统的计算机辅助设计    王景义;

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

光伏发电系统建模及其控制器参数的全局优化设计方法研究    谢亦丰;祝明华;熊连松;李琛;卓放;张海龙;

用于热光伏发电系统的发射体材料的研究进展    徐峰;刘爱民;罗慧晶;翁占坤;

小型离网光伏发电系统的设计    程启明;李明;陈根;王鹤霖;

光伏发电系统的过去,现在和未来    冯垛生;

莱芜供电首建光伏发电系统    王宪才　魏延彬

莱芜供电公司建成首个光伏发电系统    通讯员 王宪才　魏延彬

光伏发电系统租还是买？    徐瑶

数倍聚光跟踪光伏发电系统解决太阳能高成本难题    申淳

晶澳公司捐赠光伏发电系统    特约记者 牛献力　通讯员 王丽英

美研制新式太阳能热光伏发电系统    记者 刘霞

广东最大户用光伏发电系统亮相    本报记者　 戈晓芳 见习记者 于洋

我市首座太阳能光伏发电系统正式并网发电    记者 王莹　特约通讯员 刘孟君

我省光伏产业又添高科技“新丁”    记者 星子

依托自然优势发展新疆光伏产业    苏国平　新疆经信委副主任

物联网架构的太阳能光伏自跟踪发电监控系统关键技术研究    王欢

小功率光伏发电系统关键技术的研究    毛鹏

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

分布式光伏发电系统的控制和孤岛故障检测    吴志鹏

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

泛（火用）分析方法及其应用研究    蒋爱华

20MW_P光伏发电系统设计与研究    王文响

温室光伏供电系统    王京

基于分岔理论的光伏发电系统研究    陈墨

关于光伏发电站系统优化设计的研究    马高祥

离网型光伏发电系统的分析和设计    李超凡

小功率光伏发电系统MPPT及并网逆变器控制方法研究    张彬

沙漠机器人可折叠光伏发电系统设计    王晨

屋顶光伏发电系统并网的研究    侯朝晖

光伏发电系统性能优化设计    张萍

分布式光伏发电建设运营模式研究    葛鑫