太阳能光伏发电增氧驱动系统的研制

【摘要】：随着国际能源需求的日益增加,环境的日益恶化,太阳能成了人类普遍关注的新能源。人类对太阳能的应用开发具有重大的战略意义。目前光伏发电在国内外已被广泛采用,很多城市都在争相兴建大型光伏电站。我国是农业大国,在农业生产中,小功率用电设备的使用非常普遍,如温室通风扇、卷帘减速机以及小型增氧机等等,这些都是用电设备。尤其在偏远地区,相对于远距离传输电的损耗,独立光伏发电系统特别具有现实意义。针对以上问题,以增氧机为例设计了一种可以独立发电的小功率增氧驱动系统,可为小型的鱼塘提供增氧和曝气功能。尤其在偏远地区或者缺电少电的地区提供能够独立工作的太阳能光伏发点增氧系统,为养殖户提供方便。 本文以光伏增氧驱动系统为研究对象,从系统容量和参数的设计、DC/DC电路、最大功率跟踪方法、逆变电路、控制策略及充放电保护等方面作了详细的分析和研究。首先对光伏发电的国内外发展现状和趋势作了详细的分析,并对光伏发电的特点和主要模式做了阐述。光伏电池是决定发电效率即能源利用率的的关键点,为了充分利用光伏电池的输出能量,对常用的DC/DC拓扑结构和最大功率跟踪方法作了分析比较,结合光伏电池的输出功率特性,设计出了升降压变换和扰动控制方法相结合的电路控制光伏电池的工作点,实现光伏发电的最大功率跟踪。通过对蓄电池的基本特性与充放电要求的研究与分析,设计了蓄电池的三阶段模式充电方法。充电过程是快速充电、恒压充电以及浮充电三种状态。该方法保证了蓄电池在各个阶段都采取最优的充电方式,达到最佳的效果。其次对逆变原理、逆变主电路的拓扑和控制方法作了较为详细的研究。在此基础上设计出了带有PI调节的全桥逆变电路。根据控制方案设计了以单片机dsPIC30F2010为控制核心,包括驱动、采样、保护及显示功能齐全的软硬件系统。该系统电路结构简单,运行可靠。 最后根据设计出的电路印制出电路板,实现硬件连接,进行了系统参数调试。接入变压器和负载进行总体调试,实验结果表明,产生了可靠、稳定、失真度小、波动率小的高质量的正弦波,使得系统可以实现蓄电池的充放电、最大功率控制和逆变,最终使得增氧电机正常工作。 【关键词】：光伏发电 逆变电路 蓄电池充放电 增氧电机
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究动态11-14
• 1.2.1 国外光伏发电的现状11-12
• 1.2.2 我国光伏发电的现状12-14
• 1.3 主要研究内容14-16
• 第二章 太阳能光伏发电系统总体方案设计16-24
• 2.1 太阳能光伏发电系统的组成16-18
• 2.1.1 太阳能电池方阵16-17
• 2.1.2 蓄电池组17
• 2.1.3 控制器17-18
• 2.1.4 逆变器18
• 2.2 光伏发电系统容量设计18-22
• 2.2.1 蓄电池容量设计18-20
• 2.2.2 太阳能电池方阵容量设计计算20-22
• 2.3 增氧机的选型22-24
• 第三章 控制器的分析与设计24-39
• 3.1 蓄电池的特性及充放电要求24-30
• 3.1.1 蓄电池的基本特性24-27
• 3.1.2 蓄电池的充放电要求27-28
• 3.1.3 光伏系统中蓄电池的充电方法28-29
• 3.1.4 铅酸蓄电池的过充、过放保护电路的设计29-30
• 3.2 DC/DC变换电路的分析与设计30-33
• 3.2.1 Buck变换器的拓扑结构及工作原理30-31
• 3.2.2 Boost变换器的拓扑结构及工作原理31
• 3.2.3 Buck-Boost变换器的拓扑结构及工作原理31-32
• 3.2.4 Cuk变换器的结构及原理分析32-33
• 3.3 光伏阵列最大功率点跟踪方法的比较33-37
• 3.3.1 光伏电池的输出功率特性33-34
• 3.3.2 常用最大功率点跟踪方法的研究34-37
• 3.4 具有MPPT功能DC/DC控制器的实现37-39
• 第四章 逆变电路的分析与设计39-52
• 4.1 逆变技术的分类39
• 4.2 逆变技术的原理39-43
• 4.2.1 推挽逆变电路40-41
• 4.2.2 半桥逆变电路41-42
• 4.2.3 全桥逆变电路42-43
• 4.3 光伏发电系统中逆变电路的结构分析43
• 4.4 逆变主电路设计43-44
• 4.5 控制电路的设计44-45
• 4.6 开关电源电路的设计45-47
• 4.7 MOS管驱动电路47-48
• 4.8 采样保护电路设计48-50
• 4.9 闭环调节电路(PI控制)50-51
• 4.10 显示电路51-52
• 第五章 系统软件设计52-58
• 5.1 MPLAB IDE简介52
• 5.2 主程序流程图52-53
• 5.3 A/D转换子程序53-56
• 5.4 PWM调节子程序56-58
• 第六章 系统调试与实验结果58-62
• 6.1 单个MOS管的驱动波形58
• 6.2 对角两个MOS管的驱动波形58-59
• 6.3 同一桥臂上两个MOS管的驱动波形59
• 6.4 同一桥臂上两个MOS管的死区时间波形59-60
• 6.5 闭环反馈电压波形60-61
• 6.6 系统总体调试61-62
• 第七章 结论与展望62-63
• 参考文献63-67
• 附录A 部分程序67-70
• 附录B 主电路原理图70-71
• 附录C 控制电路原理图71-73
• 致谢73-75
• 攻读学位期间发表的学术论文75

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

太阳能电池在深海抗风浪养殖网箱中的应用研究    宋协法,万荣,梁振林

轻便型风能增氧机的设计和应用    徐学渊,徐颂波

太阳能光伏技术及产业发展    李红波;俞善庆;

太阳能光伏发电的应用    杨金焕;葛亮;谈蓓月;陈中华;邹乾林;

太阳能发电技术综述    于静;车俊铁;张吉月;

光伏水泵系统中 CVT 及 MPPT 的控制比较    余世杰,何慧若,曹仁贤

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

中国光伏产业发展战略研究    李晓刚

独立运行光伏发电系统控制器的研究与设计    王超

模糊控制在光伏充电系统中的应用研究    谢磊

独立光伏系统逆变电源研制    许美蓉

光伏发电系统MPPT控制方法的研究    王岩

独立运行光伏发电系统的研究    赵颖

一种基于全桥移相ZVS—PWM直流变换器的设计    陆超;刘美侠;

风/光/抽蓄复合系统的建模与仿真    任岩;郑源;李延频;

放大电路中反馈类型及极性的判断方法    何玲;吴恒玉;唐民丽;雷亚莉;

基于SCI的学术研究发展分析    贾洁;

基于MRAS的改进型无速度传感器矢量控制系统仿真    徐为勇;王毓顺;孙振源;崔如泉;

光伏阵列太阳能杀虫灯控制方法    郭湘君;秦曼华;

高寒地区独立光伏电站设计方案探讨    陈慧玲

50kW风光互补电站设计    陈慧玲;

太阳能及其应用    苟阿宁;陈国强;

青藏高原地区光伏风力互补发电系统探讨    李斌;王刚;李得弟;

农业机器人技术的研究现状与应用前景    姚天曙;丁为民;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

卷取机和开卷机张力自动控制    刘茜;

我国储能产业发展现状、机遇与挑战    李雷;杨春;谢晓峰;

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展    岳恩;唐龙;罗顺安;张平;

中国光伏发电的发展及前景    罗雪莲;

并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪技术研究    傅家祥;

太阳能光伏技术与建筑应用    李蔚;

基于UC3825的半桥式开关电源的设计    郑利枝;席自强;丁稳房;齐磊;

对负反馈电路的几点认识    柴黎;程乃平;姚秀芳;王卫国;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

超冶金级硅的制备研究    于站良

新型磁通切换型磁阻电机系统的分析、设计与控制研究    王道涵

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

微网控制及小信号稳定性分析与能量管理策略    苏玲

可再生能源发电政策与环境效益分析方法研究    秦湘灵

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

弧形直线电机伸缩门及其控制研究    张志华

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

高功率因数开关电源的研究与实现    康建胜

大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究    高丽丽

基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究    高圆圆

基于运动控制的虚拟样机技术的研究    杨列坤

多电平Buck直流变换器技术的研究    岳殿霞

国内外太阳能光伏发电发展综述    李文婷,刘宏,陈慧玲

电动汽车电量计量技术的研究    齐国光,李建民,郏航,徐玉民

论中国能源的节约利用及新型能源的开发    王鹏;石静;

产业融合与产业创新    厉无畏

太阳能光伏技术及产业发展    李红波;俞善庆;

光伏产业的能耗、投资经济性及其社会效益分析    郑天航;

发展风电 大有可为    胡传煜

不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算    杨金焕,毛家俊,陈中华

产业融合拓展化:主导因素及基础条件分析(上)    周振华

抗风浪养殖网箱设计中若干问题的研究    郑国富

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

风/光互补混合发电系统优化设计    李爽

小体积光伏户用正弦逆变电源的研究    张为民

独立运行风/光互补电站控制监测系统的研究    定世攀

SPWM逆变器控制技术研究    何中一

模糊控制在光伏充电系统中的应用研究    谢磊

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计    吴忠军

独立式光伏逆变电源的研究    高嵩

浅述青海省太阳能光伏发电的喜忧    候其炎

第九届中国太阳能光伏会议暨展览会(2006.11.5-9.中国成都)    

太阳能光伏发电系统应用技术    唐征岐;虞辉;

太阳能辅助燃煤一体化热发电系统    杨勇平;

世界首座商业化运营的太阳能塔式热发电站    臧亚琴;柯惟力;

“并网难”绊住光伏发电前进脚步    

找准光伏产业优势    李峰;

我国初步开发完成“太阳能光伏发电预报系统”    

光伏发电何时照亮中国?    

全国首家住宅“太阳能光伏建筑示范工程”调查    邱国福;

太阳能光伏发电预报数据库设计研究    唐俊;傅希德;张俊;陈正洪;成驰;

太阳能光伏发电系统工程结构强度设计    郝文华;

太阳能光伏发电与建筑一体化技术在节能建筑中的应用    张萍;郭伟;

太阳能光伏发电风险评价    李伟;李世超;王丹;

并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪技术研究    傅家祥;

太阳能光伏发电系统的设计    李大军;

基于太阳能技术的LED灯在住宅公共照明中的应用    韩慧锋;张骞;孙鹏飞;

西藏太阳能光伏发电和水利发电的利弊分析    姜南;黄燕;崔容强;

居民住宅小区配电设计构想    李福荣;

并网太阳能光伏发电的特性及自动化技术应用    叶漫红;

我太阳能光伏发电可望商业化    记者 王春

以建成新型太阳能光伏发电厂    记者 郑晓春

我市举行太阳能光伏发电项目合作签字仪式    记者 刘迎春

太阳能光伏发电解决通信系统供电难题    中兴通讯 李方明

我区出台全国首个管理办法    记者 王刚

国内最大单体太阳能光伏发电项目即将建成    韩戴男

在积累和创新中前行    本报通讯员 刘庆忠　孙永年

“逐日”西班牙    本报驻西班牙记者 张金江

青海格尔木大型太阳能光伏发电并网成功    王大千

青海格尔木大型太阳能光伏发电并网成功    

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

可再生能源发电与微网中储能系统的构建与控制研究    曾杰

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

新型硅基高效太阳电池的输运性能研究    袁吉仁

20世纪中国淡水养殖技术发展变迁研究    蒋高中

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

太阳能光伏发电增氧驱动系统的研制    徐小燕

50kWp屋顶太阳能光伏发电系统研究    朱永彬

并网型太阳能光伏发电系统设计与电网影响研究    郭巍

太阳能光伏发电项目的后评价及实证研究    孟忠

河南省太阳能光伏发电发展前景的研究    郭勇

我国太阳能光伏发电法律保障制度研究    左媛

自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统研究    徐静

太阳能光伏发电单元综合监控系统的研究与设计    郭莉

太阳能光伏发电建筑一体化系统设计与研究    梁盼

太阳能光伏发电系统设计及运行分析    靳志会