小型独立光伏发电系统的分析与设计

【摘要】： 随着化石能源消耗的不断增长,世界性的能源危机和环境问题已经日益突出。在绿色可再生能源当中,太阳能凭借其存量无限、清洁安全以及易于获取等独特优点而受到了世界各国科研领域的普遍关注。我国化石能源相对贫乏而能源消耗量巨大,因此展开对太阳能光伏发电技术的研究和应用上的普及对我国未来的经济发展有着非常重要的战略意义。 本文以独立光伏发电系统的四大主要组成部分——光伏电池、蓄电池、变换电路和控制电路——为研究对象,从各个部分的原理特性入手展开较为详细的理论分析。在基本理论的基础之上与实践相结合,以某园林照明系统为模拟对象,设计了一个小型独立光伏发电系统,对系统中各部分器件的选用标准、相关计算方法以及控制算法的实现进行分析论述,并对结果进行仿真验证。 本文研究的重点是光伏电池最大功率点跟踪技术在蓄电池充电控制上的实现。文中首先完成了对光伏电池和蓄电池的选型工作,并对目前常用的最大功率点跟踪方法进行论述,在此基础上根据所选器件的具体参数设计了适用的DC—DC变换电路,并利用Matlab对电路的性能进行了仿真验证。然后本文根据系统特点设计了基于Boost电路的MPPT控制,采用了扰动观察法并对传统方法加以改进,之后对以DSP为主控核心的控制电路与其它相关外围电路进行了分析与设计,从而完成了对整个小型系统的理论分析、选用计算与电路设计。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 蓄电池 Boost变换电路
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-13
• 1.1 本课题研究的背景与意义6-7
• 1.2 光伏发电系统概述7-9
• 1.3 国内外光伏发电的发展应用概况9-12
• 1.4 本文的研究内容与设计要求12-13
• 第二章 光伏电池与最大功率点跟踪13-31
• 2.1 光伏电池13-22
• 2.1.1 光伏电池的工作原理13-14
• 2.1.2 光伏电池的分类14-16
• 2.1.3 光伏电池方阵的参数和输出特性16-17
• 2.1.4 光伏电池的选用计算与仿真分析17-22
• 2.2 光伏电池的最大功率点跟踪方法22-31
• 2.2.1 恒压追踪法22-23
• 2.2.2 扰动观察法23-25
• 2.2.3 电导增量法25-28
• 2.2.4 变步长寻优方法28-31
• 第三章 蓄电池31-39
• 3.1 光伏系统蓄电池的特点与种类31-32
• 3.2 蓄电池的主要特性参数32-34
• 3.3 铅酸蓄电池的充放电特性34-37
• 3.3.1 铅酸蓄电池的充电特性34-35
• 3.3.2 铅酸蓄电池的放电特性35-37
• 3.4 蓄电池的选用计算37-39
• 第四章 DC-DC变换电路的分析与设计39-53
• 4.1 DC-DC变换电路原理分析39-43
• 4.1.1 DC-DC变换电路基本工作原理39-40
• 4.1.2 降压式变换电路40-42
• 4.1.3 升压式变换电路42-43
• 4.2 Boost电路的设计43-48
• 4.2.1 器件的参数计算与选用44-46
• 4.2.2 Boost电路的仿真验证46-48
• 4.3 基于Boost电路的MPPT方法设计48-53
• 第五章 系统控制电路的分析与设计53-63
• 5.1 系统控制电路总体设计方案53-54
• 5.2 MOSFET驱动电路54-55
• 5.3 电量检测与信号处理电路55-57
• 5.4 基于DSP的系统主控制器57-63
• 5.4.1 TMS320LF2407A功能结构57-59
• 5.4.2 PWM生成方法与相关设置59-61
• 5.4.3 系统编程方案与其它相关设置61-63
• 总结与改进63-64
• 参考文献64-66
• 攻读学位期间的研究成果66-67
• 致谢67-69

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