直流模块式建筑光伏系统DC/DC变换研究

【摘要】：将光伏系统与建筑物组合在一起,不但能够使发电成本降低,而且能够减少长距离输电的电能损耗。因此,本文针对建筑光伏(Building Mounted Photovoltaic,BMPV)这一热点问题进行研究,对直流模块式BMPV系统的能量变换结构以及前级DC/DC变换器的拓扑结构进行分析,研究适合BMPV系统的最大功率点的跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制算法,对直流变换器的硬件及软件进行设计,通过Matlab仿真软件进行仿真分析。首先对系统的能量变换结构进行研究,并对前级变换器的电路拓扑进行分析。DC/DC变换器的性能好坏将直接影响到整个系统的效率,体积,功率,可靠性等指标,所以对直流变换器进行着重分析。先从结构上对各类直流变换拓扑进行比较;根据BMPV系统对DC/DC变换器的要求,提出一种基于软开关技术的低边有源箝位反激电路作为直流变换器的主电路拓扑;详细介绍这种拓扑结构的换流过程和软开关实现条件。提出新的MPPT控制算法。先构建光伏电池的数学模型,用Matlab对其输出特性进行仿真分析,对几种常用的MPPT控制算法进行优缺点分析,并根据直流模块式BMPV系统的特点,提出新型变步长组合法作为建筑光伏系统的MPPT控制算法。该算法既能解决跟踪步长选择和局部最大功率点的问题,又能提高跟踪速度及跟踪精度。对变换器的硬件电路及软件实现两部分进行研究。先对主电路中的的各元件参数进行详细计算,对辅助电路中的采样电路、驱动电路以及辅助电源进行设计。然后对控制芯片进行简单介绍,对主程序和MPPT中断子程序的软件流程图进行设计。最后,在Matlab环境下对变换器以及最大功率跟踪算法进行仿真,并对仿真结果进行分析。 【关键词】：建筑光伏 直流模块 最大功率跟踪 直流变换器
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU18;TM615;TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 建筑光伏系统概述10-13
• 1.2.1 建筑光伏的概念及形式10-12
• 1.2.2 建筑光伏的优点及其存在的问题12-13
• 1.3 国内外发展及应用现状13-16
• 1.3.1 建筑光伏在国内外的发展13
• 1.3.2 建筑光伏在国内外的应用现状13-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第二章 建筑光伏系统结构及前级变换器研究17-31
• 2.1 建筑光伏系统能量变换结构研究17-22
• 2.1.1 集中式17-19
• 2.1.2 模块式19-22
• 2.2 DC/DC变换器拓扑结构比较分析22-27
• 2.2.1 直流模块式系统结构前级直流变换器的要求22-23
• 2.2.2 常见的隔离型变换器的拓扑结构23-25
• 2.2.3 反激变换器箝位电路比较分析25-27
• 2.3 低边有源箝位反激变换器的研究27-30
• 2.3.1 低边有源箝位反激变换器的工作过程27-30
• 2.3.2 有源箝位反激变换器的ZVS实现30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 建筑光伏系统最大功率跟踪技术的研究31-49
• 3.1 光伏电池及其特性31-39
• 3.1.1 光伏电池的工作原理31-32
• 3.1.2 光伏电池的等效电路32-34
• 3.1.3 光伏电池的数学模型34-35
• 3.1.4 光伏电池的仿真模型及输出特性35-38
• 3.1.5 局部阴影对输出特性的影响38-39
• 3.2 最大功率跟踪控制概述39-43
• 3.2.1 最大功率跟踪控制的工作原理39-40
• 3.2.2 常用的最大功率跟踪控制算法40-43
• 3.3 适用于建筑光伏系统的新型变步长组合法43-48
• 3.3.1 新型变步长组合法的工作原理44-46
• 3.3.2 新型变步长组合法的流程图46-47
• 3.3.3 新型变步长组合法的优点47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 直流模块的硬件设计与软件实现49-57
• 4.1 直流模块硬件电路设计49-54
• 4.1.1 直流模块的系统结构框图49-50
• 4.1.2 主电路参数设计50-51
• 4.1.3 控制电路设计51-52
• 4.1.4 辅助电路设计52-54
• 4.2 控制系统软件实现54-56
• 4.2.1 主程序流程图的设计55
• 4.2.2 中断子程序流程图的设计55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 仿真与结果分析57-63
• 5.1 直流变换器的仿真及仿真波形分析57-59
• 5.1.1 主电路的仿真57-58
• 5.1.2 仿真波形分析58-59
• 5.2 控制算法的仿真分析59-62
• 5.2.1 控制算法的仿真建模59
• 5.2.2 不同控制方法的仿真结果与分析59-61
• 5.2.3 变条件时控制算法的仿真结果与分析61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 工作总结63-64
• 6.2 工作展望64-65
• 参考文献65-68
• 在读期间公开发表的论文68-69
• 致谢69

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

太阳能光伏发电技术(11) 独立光伏系统与并网光伏系统    马胜红;陆虎俞;

逆变并网光伏系统应用的非理性现象    康明;李光胜;

光伏系统能量偿还时间的分析    杨金焕;

浅谈民用光伏系统    何思;

光伏系统应用的自适应多相变换器    A.Berasategi;C.Cabal;Y.El Basri;B.Estibal;M.Vermeersch;C.Alonso;

基于船岸一体的小型游船光伏系统的构建    张彦;袁成清;严新平;

新型市电互补光伏系统的设计与应用    朱德志;张春仙;

太阳能光伏发电技术(8) 光伏系统的安装调试    马胜红;陆虎俞;

太阳能光伏发电技术(9) 光伏系统的维护与检修    马胜红;陆虎俞;

光伏系统设计思路及注意事项    王润波;

光伏系统应用中的若干误区    杨金焕;陈中华;

并网光伏系统对配电网的影响及安全生产管理对策    张月超;梁冰;

光子晶体热辐射器应用于热光伏系统中的研究进展    杜盼盼;许静;李宇杰;陈金宏;

光伏系统用中小功率逆变电源的现状与展望    杨宏;王鹤;

广州地区倾角对光伏系统性能影响实验研究    陈维;沈辉;王宁;施晓丹;杨振宝;

聚光跟踪常规单晶光伏系统的产业化趋势    李杰吾;

并网光伏发电系统孤岛现象的混沌检测方法    李波涛;李鹏;张宏滨;王志强;马梦朝;

应用于光伏系统之直流／直流模组化转换器研制    陈建富;梁从主;赵兴国;

太阳能供电器推广应用中的几个问题初探    徐晓晨;马影辉;邵广义;

太阳能供电器推广应用中的几个问题初探    徐晓晨;马影辉;邵广义;

光伏系统是租赁还是购买    见习记者 徐瑶

大力推广光伏产业的实用工程    记者 李志强

中环光伏在宁打造光伏系统集成基地    记者 张希　通讯员 王静

欧洲政策调整助推中小光伏成主流    本报记者 李永强

中小光伏渐成新宠    本报记者 李桂琴

山东省博物馆光伏系统并网发电    赵国陆

中国大力发展光伏系统发电    秦京午

开发光伏系统市场前景广阔    中信集团武汉市建筑设计院 李蔚

分布式光伏应用安全隐患不容忽视    国网能源研究院 孙李平

我们的事业充满阳光    周慧　本报记者 吴长锋

基于Z源网络的三端口光伏系统研究    高志强

并网型户用光伏系统的孤岛检测技术研究    刘芙蓉

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

热光伏系统数值模拟及其光谱控制方法研究    茆磊

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

热光伏系统的实验和理论研究    吴玺

并网光伏系统中混沌现象的研究    陈浩

基于全生命周期理论的光伏系统能耗分析    拜景彬

光伏发电充电与逆变控制研究    罗浩

分布式光伏接入对配电网稳态运行影响的研究    缪立恒

面向分布式光伏超短期功率预测的复杂云团建模研究    童建军

直流模块式建筑光伏系统DC/DC变换研究    孙稳稳

混合光伏系统的数字化控制方案设计及实现    于冰

北京地区光伏系统发电功率预测的研究    张勃

光伏系统并网管理应用项目研究    杨晓红

光伏系统实验平台及控制策略的研究与实现    谢伟