小区光伏电站监控器研究与设计

【摘要】：随着传统能源的日益枯竭,人们正在努力开发新能源来替代传统能源。太阳能作为一种新兴能源备受人们的关注。太阳能因其分布广泛,储量丰富,安全洁净,可再生等特点,成为国际公认的理想新能源。太阳能光伏电站越来越受到人们的关注,是未来太阳能产业的发展方向。本文分析研究了太阳能光伏发电系统的工作原理,并对小区光伏电站监控器的软硬件设计与实现做了分析研究。 论文首先给出太阳能光伏发电系统中监控器的总体结构和监控方案,主电路采用两级式变换结构,前级实现最大功率点跟踪控制,后级采用电压外环、电流内环双闭环瞬时电流三角波比较方式进行逆变控制;分析太阳能电池的工作原理、最大功率点跟踪原理和云模型原理,采用基于二维云模型的MPPT控制方法实现系统最大功率点的跟踪控制;分析超级电容器的储能原理和充放电控制,采用超级电容器组作为储能装置;对逆变电路拓扑结构、软件锁相技术等作了详细的分析和探讨;最后以TMS320F2812芯片作为监控器的监控芯片,详细分析监控器监控系统的各个功能模块,并给出其数据采集电路、驱动电路、串行通信电路等硬件设计和监控器的软件设计。 【关键词】：光伏系统 云模型 最大功率点跟踪 逆变控制 软件锁相环
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615;TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的背景及意义9
• 1.2 国内外研究动态9-11
• 1.3 太阳能光伏发电系统概述11-13
• 1.3.1 太阳能光伏发电系统的构成11
• 1.3.2 太阳能光伏发电系统的分类11-13
• 1.4 本文的研究内容13-14
• 第2章 小区光伏电站监控器的总体设计14-23
• 2.1 监控器总体结构设计及功能14-15
• 2.2 监控器的监控方案和分析15-22
• 2.2.1 最大功率点跟踪（MPPT）控制15-16
• 2.2.2 储能器件的充放电控制16-17
• 2.2.3 逆变拓扑结构及工作原理17-19
• 2.2.4 逆变控制19-21
• 2.2.5 光伏电站的运行模式21
• 2.2.6 孤岛效应的预防21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 太阳能电池最大功率点跟踪方法23-37
• 3.1 太阳能电池的基本原理及特性曲线23-26
• 3.1.1 太阳能电池的基本原理23-24
• 3.1.2 太阳能电池的特性曲线24-26
• 3.2 太阳能电池的最大功率点跟踪26-29
• 3.2.1 MPPT 控制电路工作原理26-28
• 3.2.2 常见的MPPT 控制方法28-29
• 3.3 基于云模型的最大功率点跟踪方法29-36
• 3.3.1 云模型的概念29-31
• 3.3.2 云模型的数字特征31
• 3.3.3 云模型发生器31-33
• 3.3.4 云模型的不确定性推理33-34
• 3.3.5 基于二维云模型的最大功率点跟踪方法34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 小区光伏电站运行模式控制策略的研究37-47
• 4.1 独立逆变控制研究37-39
• 4.2 并网逆变控制研究39-44
• 4.2.1 并网逆变控制目标39-40
• 4.2.2 并网逆变控制策略40-41
• 4.2.3 锁相环技术41-44
• 4.3 独立运行与并网运行模式的切换44-46
• 4.3.1 独立运行模式与并网运行模式时电网条件44-45
• 4.3.2 运行模式切换控制策略45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 基于DSP 的小区光伏电站监控器的设计47-61
• 5.1 监控器监控芯片的选择47-48
• 5.2 基于TMS320F2812 的小区光伏电站监控电路框图48
• 5.3 硬件电路设计48-53
• 5.3.1 TMS320F2812 电源电路48-49
• 5.3.2 采样电路49-51
• 5.3.3 驱动电路51-52
• 5.3.4 串行通信电路52-53
• 5.4 监控器的软件设计53-60
• 5.4.1 监控器软件的总体设计53-54
• 5.4.2 主程序设计54
• 5.4.3 中断程序54-55
• 5.4.4 A/D 采样程序55-56
• 5.4.5 并网同步锁相程序56-57
• 5.4.6 储能器件组充电控制程序57-58
• 5.4.7 串行通信程序58-60
• 5.4.8 独立运行时超负荷保护60
• 5.5 本章小结60-61
• 第6章 结论与展望61-62
• 参考文献62-66
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况66-67
• 致谢67-68
• 论文摘要68-76

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