独立运行光伏发电系统功率控制研究

【摘要】： 在绿色可再生能源当中,太阳能凭其独特的优点受到了一致青睐。在太阳能的各种应用中,光伏发电倍受关注。由于光伏发电系统具有结构简单、维护方便和可靠性高等优点,得到一定程度的应用且潜力巨大。本文研究独立运行光伏发电系统的结构、工作机理和控制策略,以期进一步提高系统的性能,实现系统的优化及可靠运行。 本文首先综述了光伏发电系统的国内外发展概况、系统分类及独立运行光伏发电系统的利用形式;介绍了独立运行光伏发电系统组成及工作原理,论述了光伏阵列、蓄电池及控制器等系统各组成部分的运行原理及光伏电池模型。 其次,在分析独立运行光伏发电系统工况的基础上,给出了融合最大功率点跟踪控制、蓄电池充放电控制和负载跟踪控制的功率控制策略,这种策略考虑了系统的各种工况,有利于实现系统的优化及可靠运行;分析了最大功率点跟踪控制原理,比较几种现有的最大功率点跟踪控制方法,在此基础上给出一种电流环自适应给定的最大功率跟踪控制方法,并进行仿真研究。仿真结果表明,与固定步长方法相比,该方法具有较好的快速性和准确性。 最后,在太阳能资源和用户用电分析的基础上,对系统主电路及外围电路进行了设计,制作了用AP法设计的电感,对Buck电路进行了实验研究,得到了一些实验结果。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪控制 自适应算法
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 引言7-16
• 1.1 课题研究的背景7-10
• 1.1.1 能源及环境污染问题7-8
• 1.1.2 太阳能及光伏发电的特点与优势8-10
• 1.2 光伏发电的现状及前景10-12
• 1.2.1 国外光伏发电的现状及前景10-11
• 1.2.2 我国光伏发电的现状及前景11-12
• 1.3 光伏发电系统的分类及利用12-15
• 1.3.1 光伏发电系统的分类12-13
• 1.3.2 独立运行光伏发电系统的利用13-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-16
• 第二章 独立运行光伏发电系统功率控制策略16-33
• 2.1 独立运行光伏发电系统的结构16
• 2.2 光伏电池的原理及模型16-22
• 2.2.1 光伏电池工作原理16-17
• 2.2.2 光伏电池的基本特性17-20
• 2.2.3 光伏电池的数学模型20-22
• 2.3 蓄电池工作原理及充放电控制22-27
• 2.3.1 蓄电池工作原理及特性22-23
• 2.3.2 充放电控制策略23-25
• 2.3.3 蓄电池使用中的几个特殊问题25-27
• 2.4 DC/DC 变换器及其他部件27-30
• 2.4.1 DC/DC 变换器27-29
• 2.4.2 控制器29
• 2.4.3 逆变器29-30
• 2.5 功率控制策略30-33
• 2.5.1 系统工况分析30-31
• 2.5.2 功率控制策略31-33
• 第三章 独立运行光伏发电系统最大功率点跟踪控制33-41
• 3.1 最大功率点跟踪控制的原理及现有方法33-34
• 3.1.1 最大功率点跟踪控制的原理33-34
• 3.1.2 现有的几种最大功率点跟踪控制方法34
• 3.2 电流环自适应给定的最大功率点跟踪控制34-37
• 3.2.1 控制结构及原理34-35
• 3.2.2 电流环自适应给定35-36
• 3.2.3 算法流程36-37
• 3.3 最大功率点跟踪控制仿真研究37-41
• 3.3.1 光伏电池模型37
• 3.3.2 系统仿真模型37-38
• 3.3.3 仿真结果38-41
• 第四章 系统主电路及外围电路的设计与实现41-58
• 4.1 主电路总体设计41-49
• 4.1.1 主要部件的选择41-44
• 4.1.2 主电路的设计44-49
• 4.2 外围电路的设计49-54
• 4.2.1 驱动电路49-51
• 4.2.2 缓冲电路51-52
• 4.2.3 检测电路52-53
• 4.2.4 电源电路53-54
• 4.3 实验研究54-58
• 4.3.1 实验电路原理图54-56
• 4.3.2 实验步骤56
• 4.3.3 实验结果56-58
• 第五章 结论58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

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