高效率的太阳能光伏发电系统设计及优化分析

【摘要】： 世界能源危机和环境问题使得开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展成为人类必须采取的措施。而随着太阳能电池和电力电子技术的不断进步,太阳能光伏发电得到了长足的发展并已成为新能源利用的主流之一。当前,光伏发电不断向低成本、高效率和高功率密度方向发展,太阳能光伏利用的主要形式将是并网发电系统。高性能的数字信号处理器芯片DSP的出现,使得一些先进的控制策略应用于光伏并网的控制以提高太阳能光伏发电系统的效率成为可能。 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。随后本论文从成本、可靠性和效率的角度出发,研究太阳能光伏并网发电系统的效率提高,主要对系统的结构和控制算法进行了深入地探究。 最后优化分析并确定了光伏并网发电系统的所需设计的逆变器规格,然后对现阶段最具代表性的光伏并网逆变系统结构进行了分析对比,通过分析,提出了一种双全桥光伏并网逆变器结构。在此基础上对逆变器每一细节进行了深入研究,得到低成本、高可靠性和高效率的逆变器结构。 此外,论文最后结合太阳能光伏发电项目开发现场采集的数据和监测系统,对并网光伏发电系统的部分运行数据做了简要分析。测试数据分析表明,论文所进行的设计及优化分析能够提高太阳能光伏发电系统的效率。 【关键词】：太阳能 光伏发电系统 发电效率 优化设计
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 论文的目的、背景与意义8-10
• 1.1.1 论文的目的8-9
• 1.1.2 论文的背景及意义9-10
• 1.2 太阳能光伏发电系统的国内外发展现状10-13
• 1.2.1 光伏发电历史10
• 1.2.2 国外太阳能光伏发电系统的现状与发展10-12
• 1.2.3 国内太阳能光伏发电系统的现状与发展12-13
• 1.3 论文主要研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 太阳能光伏发电系统及相关概念15-20
• 2.1 太阳能光伏发电系统的组成15
• 2.2 太阳能光伏发电系统的分类15-17
• 2.2.1 独立光伏发电系统16
• 2.2.2 并网光伏发电系统16-17
• 2.2.3 混合型光伏发电系统17
• 2.3 太阳能光伏发电系统的应用17-19
• 2.3.1 户用小型光伏电站18
• 2.3.2 屋顶光伏发电系统18
• 2.3.3 大型并网光伏发电系统18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 光伏并网发电系统的设计及分析20-30
• 3.1 总体设计20-21
• 3.2 MPPT（最大功率点追踪）控制器的设计21-24
• 3.2.1 电路的工作原理21-22
• 3.2.2 电路参数设计22-23
• 3.2.3 控制器稳定性分析23-24
• 3.3 并网逆变部分的分析24-29
• 3.3.1 光伏并网逆变器的分类24
• 3.3.2 输出电流的控制方式24-26
• 3.3.3 单相电流型并网逆变器的模型分析26-28
• 3.3.4 参数选取28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 光伏并网发电系统逆变器的优化设计30-42
• 4.1 光伏并网发电系统对逆变器的要求30-32
• 4.1.1 电网对逆变器的要求31
• 4.1.2 光伏阵列模块对逆变器的要求31
• 4.1.3 用户对逆变器的要求31
• 4.1.4 光伏逆变器的主要性能指标31-32
• 4.2 各种光伏并网逆变器结构的比较32-38
• 4.2.1 高频链逆变器结构34-36
• 4.2.2 直流链逆变器结构36-37
• 4.2.3 对比及选择37-38
• 4.3 光伏并网逆变器结构的优化设计38-41
• 4.3.1 并网DC-AC 逆变器39-40
• 4.3.2 与光伏阵列模块连接的DC-DC 变换器40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 太阳能光伏发电系统的设计及测试分析42-48
• 5.1 光伏建筑一体化并网发电系统设计原则分析42-43
• 5.2 太阳能光伏系统的搭建及数据采集系统43-44
• 5.3 太阳能电站的逆变器上发电数据分析44-47
• 5.3.1 太阳能光伏发电的功耗分析44-45
• 5.3.2 太阳能光伏发电的数据分析45-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第六章 总结48-50
• 6.1 主要工作回顾48
• 6.2 本课题今后需进一步研究的地方48-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-53
• 个人简历在读期间发表的学术论文53

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