离网光伏发电系统储能与逆变的应用研究

【摘要】：世界人口的持续增长、经济的不断发展,需要能源的供应进一步增加。当前世界的能源消费结构中,煤炭、石油以及天然气等一些化石燃料仍然占主要部分。太阳能以它可再生、资源丰富、无需运输、无污染等特点一直以来都被广泛关注着,目前,光伏发电技术已凸显了它广泛的应用前景。离网光伏发电系统是光伏发电系统中重要的组成部分。本文通过对离网光伏发电系统储能与逆变的研究,阐述了离网光伏发电系统的基本原理与发展,分析了光伏电池的输出特性,介绍了蓄电池的充电方法,对系统中充电控制器和逆变器电路的拓扑做出分析选择,针对光伏系统中最大功率点跟踪的控制方法进行分析,并使用智能MPPT(最大功率点跟踪)基于模糊理论的MPPT控制方法仿真分析问题,对蓄电池充电方法进行分析,并设计了300W小功率光伏逆变器。文章说明了离网光伏系统的总体结构设计,基于模糊理论的MPPT控制框图及其仿真,提出三段式充电方法与MPPT相结合的蓄电池充电策略,基于SG3525和TDS2285的300W单相纯正弦波逆变器设计并设计了样机等,主要对离网光伏发电系统中逆变器功率电路、驱动电路和保护电路的设计,并给出相关实验结果。文章在对离网光伏发电系统储能与逆变的分析基础上,着重在单相纯正弦波逆变器方面,采用高效绿色能源专用的新型控制芯片,通过前级升压与后级逆变电路的设计,根据实验数据分析达到了预期的目标,对小型离网光伏发电系统研究有良好实际的意义。 【关键词】：离网 光伏发电 MPPT 储能 逆变
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 太阳能发电的优势12-13
• 1.3 太阳能光伏发电国际和国内研究现状与发展趋势13-15
• 1.3.1 国际光伏发电现状与发展趋势13-14
• 1.3.2 国内太阳能光伏发电现状与发展趋势14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 光伏发电系统及原理17-39
• 2.1 离网光伏发电系统的组成与应用17-22
• 2.1.1 离网光伏发电系统的组成18-21
• 2.1.2 离网光伏发电系统的应用21-22
• 2.2 光伏发电原理及太阳能电池特性22-28
• 2.2.1 硅太阳电池发电原理22-23
• 2.2.2 太阳能电池的应用特性23-28
• 2.3 蓄电池主要参数28-29
• 2.4 太阳能充电控制器以及Boost电路原理分析29-32
• 2.4.1 太阳能充电控制器充电电路工作原理29-30
• 2.4.2 Boost电路的分析30-32
• 2.5 前级DC-DC升压电路拓扑32-35
• 2.6 逆变拓扑的选择和全桥逆变电路的工作原理35-37
• 2.6.1 逆变拓扑的选择35-36
• 2.6.2 全桥逆变电路的调制技术36-37
• 2.7 本章小结37-39
• 第3章 最大功率点跟踪技术与仿真39-53
• 3.1 光伏发电的最大功率点跟踪(MPPT)技术39-47
• 3.1.1 常用的MPPT控制方法40-44
• 3.1.2 智能MPPT方法44-47
• 3.2 基于模糊控制的MPPT仿真模型47-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第4章 离网光伏发电系统储能的应用研究53-65
• 4.1 储能方式以及主要储能技术53-56
• 4.2 蓄电池充电的常用方式和三段式充电的控制方式56-58
• 4.3 最大功率点跟踪与三段控制式相结合充电的控制策略58-63
• 4.3.1 系统结构59-60
• 4.3.2 控制电路的结构60-61
• 4.3.3 充电控制策略61-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 离网光伏发电系统逆变的应用研究65-83
• 5.1 离网发电系统逆变器基本结构65-66
• 5.2 前级DC-DC电路设计66-68
• 5.2.1 SG3525芯片介绍66-67
• 5.2.2 振荡电路设计67-68
• 5.3 输入输出滤波电路设计68-69
• 5.3.1 输入滤波电容设计68
• 5.3.2 输出滤波电感设计68-69
• 5.3.3 输出滤波电容设计69
• 5.4 后级逆变电路设计69-78
• 5.4.1 SPWM驱动设计70-73
• 5.4.2 时域和死区电路设计73-74
• 5.4.3 MOSFET驱动电路设计74-76
• 5.4.4 逆变主电路设计76-78
• 5.5 辅助电源的设计78-80
• 5.5.1 整流滤波电路79
• 5.5.2 线性稳压电路79-80
• 5.6 电路板设计80-82
• 5.7 本章小结82-83
• 第6章 实验结果分析83-87
• 6.1 逆变器样机波形分析83-85
• 6.1.1 DC-DC功率管D极波形83
• 6.1.2 SPWM输出波形83-84
• 6.1.3 死区时间波形84-85
• 6.1.4 输出电压波形85
• 6.2 本章小结85-87
• 第7章 结论87-89
• 7.1 总结87
• 7.2 展望87-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-95
• 在学期间主要科研成果95

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