基于单片机的太阳能发电控制系统研究

【摘要】：现代社会经济的高速发展导致了能源和环境危机,这就要求我们改变对传统能源方式的依赖,逐步提高可再生能源的开发利用。太阳能资源有着无污染、储量大(可以说取之不尽、用之不竭)的特点,多种形式的太阳能开发已得到了开展,其中并网光伏发电成为了解决社会能源和环境危机的重要突破方向,代表了未来能源利用的发展趋势。 一套基本的太阳能光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池(组)构成。本文首先概述了太阳能光伏发电系统的组成,介绍了目前我国太阳能光伏发电技术的应用,并根据不同场合的需要,对太阳能光伏发电系统进行了分类。 为了提高光伏发电系统的效率、降低光伏发电成本,本文研究了跟踪式太阳能支架和光伏发电最大功率点跟踪的控制方式,提出了以角度测量进行反馈的视日运动轨迹跟踪方式和改进的最大功率点跟踪。针对电网谐波和无功变化问题,本文在光伏并网逆变器中融入了谐波抑制和无功补偿功能,对电网进行有效的动态控制。文章对最大功率点跟踪、谐波抑制以及无功补偿效果进行了仿真分析,仿真结果验证了算法的有效性。将太阳能支架跟踪和最大功率点跟踪进行结合以及将谐波抑制、无功补偿功能和并网逆变控制进行结合的思路对光伏控制的研究具有一定的启示意义和实用价值。 【关键词】：光伏发电 光伏跟踪 并网逆变器 谐波抑制
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.1.1 世界能源现状9
• 1.1.2 国家能源政策9-10
• 1.1.3 研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 光伏发电系统介绍11
• 1.2.2 并网光伏发电系统的研究现状11-14
• 1.2.3 电力系统中谐波的危害14
• 1.3 论文主要研究内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第2章 光伏跟踪系统设计16-26
• 2.1 光伏跟踪系统分析16-21
• 2.1.1 太阳与地球相关角度计算17-18
• 2.1.2 跟踪控制方式比较18-21
• 2.2 光伏跟踪系统设计21-25
• 2.2.1 系统组成和基本工作原理21-22
• 2.2.2 角度传感器原理22-24
• 2.2.3 角度测量的软硬件设计24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 并网系统设计26-42
• 3.1 太阳能电池最大功率点跟踪研究26-35
• 3.1.1 太阳能电池的基本原理和电路特性26-29
• 3.1.2 太阳能电池模型与最大功率点跟踪方法29-35
• 3.2 具有无功补偿和谐波抑制功能的并网系统35-41
• 3.2.1 无功功率补偿和谐波抑制的主系统的工作原理及拓扑结构35-38
• 3.2.2 光伏并网系统的分类38-41
• 3.2.3 方案选择41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 基于并网逆变器的谐波抑制42-54
• 4.1 有源滤波器42-46
• 4.1.1 有源滤波器的基本原理42-43
• 4.1.2 有源电力滤波器的补偿原理43-46
• 4.2 光伏系统的谐波和无功补偿46-53
• 4.2.1 无功和谐波电流的检测46-49
• 4.2.2 系统谐波和无功补偿的控制策略49-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第5章 太阳能发电控制系统的建模与仿真54-62
• 5.1 光伏系统的建模54-57
• 5.1.1 光伏阵列的Simulink建模54-56
• 5.1.2 MPPT的建模56
• 5.1.3 脉宽调制的Simulink建模56
• 5.1.4 Cuk转换器的Simulink建模56-57
• 5.2 MPPT仿真结果及其分析57-59
• 5.3 无功补偿和谐波控制的仿真59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第6章 结论与展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-67
• 致谢67

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