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家用型光伏发电系统逆控一体机研究与实现

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 03:56:13
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家用型光伏发电系统逆控一体机研究与实现【摘要】:随着社会经济的不断发展,人类对能源的需求量不断加大,但化石能源的弊端不断暴露出来,以光伏发电为代表的新能源高速发展,对光伏发电配套设

【摘要】:随着社会经济的不断发展,人类对能源的需求量不断加大,但化石能源的弊端不断暴露出来,以光伏发电为代表的新能源高速发展,对光伏发电配套设备的研究也不断深入,在此大环境下,本文针对家用型光伏发电系统研究设计了500W的逆变控制一体机,并进行了仿真、样机研制和实验。首先,在MATLAB/Simulink环境下对光伏电池的数学模型进行了仿真,并且研究了光伏电池的I-V和P-V曲线特性;在光照强度、环境温度改变时,研究了光伏电池的输出特性的变化;以此为基础,进一步研究了光伏电池的最大功率点跟踪算法(MPPT),分析了电导增量法、扰动观察法的优缺点。在此基础上,设计了基于模糊控制的最大功率跟踪算法,并且进行了大量仿真研究。研究结果表明模糊控制算法与传统算法相比,在跟踪速度、最大功率点处的稳定度方面,具有明显的优势。然后,设计了逆控一体机的硬件部分和软件部分。硬件部分由DC/DC电路和DC/AC电路组成,DC/DC部分采用PIC16F877作为控制单元,实现最大功率跟踪、BUCK电路PWM波的产生和蓄电池充电电路的控制,以及电压、电流检测,蓄电池过充、过放保护、防反充保护等功能。DC/AC部分控制单元采用DSPTM320F2812,主电路选用高低频结合的单相全桥逆变电路,并且针对本系统设计了变压器和滤波电路的具体参数。两个控制单元彼此监控、相互通讯。并针对系统的各个功能进行了软件设计。最后,进行了样机的研制和测试.针对本系统设计的最大功率跟踪算法、减流升压充电法、负载变化时输出电压的稳定性进行了实验。实验结果表明;本文设计的逆控一体机对光伏电池的最大功率跟踪效果明显、蓄电池充电快速、安全,输出交流电电压稳定波形平滑。达到了预期设计目标,能很好的满足家庭使用,具有进一步研究开发的重要意义。 【关键词】:光伏发电 最大功率点跟踪 逆控一体机 蓄电池充、放电 家用型
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM615;TM46
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-9
  • 第一章 绪论9-16
  • 1.1 课题研究背景及意义9-10
  • 1.1.1 课题研究背景9-10
  • 1.1.2 课题研究意义10
  • 1.2 国内外研究现状10-12
  • 1.2.1 国外研究现状10-11
  • 1.2.2 国内研究现状11-12
  • 1.3 逆控一体机的结构及功能12-15
  • 1.3.1 逆控一体机的结构12-14
  • 1.3.2 逆控一体机的功能14-15
  • 1.4 本文研究内容15-16
  • 第二章 光伏电池的特性和最大功率点跟踪策略研究16-33
  • 2.1 光伏电池的数学模型16-19
  • 2.2 光伏电池的MATLAB/Simulink仿真及输出特性分析19-22
  • 2.3 最大功率点跟踪(MPPT)算法22-26
  • 2.3.1 最大功率点跟踪算法的含义22-24
  • 2.3.2 电导增量法24-25
  • 2.3.3 扰动观察法25-26
  • 2.4 基于模糊控制的最大功率点跟踪算法26-32
  • 2.4.1 模糊控制方法的工作原理26
  • 2.4.2 基于模糊控制的最大功率点跟踪算法26-27
  • 2.4.3 基于模糊控制的最大功率跟踪点算法的仿真建模27-30
  • 2.4.4 模糊控制MPPT算法与扰动观察法追踪效果对比实验30-32
  • 2.5 本章小结32-33
  • 第三章 逆控一体机前级DC/DC部分电路设计33-47
  • 3.1 逆控一体机DC/DC部分设计方案33
  • 3.2 DC/DC部分电路设计33-39
  • 3.2.1 光伏电池板的选用33
  • 3.2.2 蓄电池的选用及充电策略33-34
  • 3.2.3 BUCK电路设计34-36
  • 3.2.4 控制电路硬件设计36-39
  • 3.3 充放电电路设计39-45
  • 3.3.1 充放电电路设计方案39-41
  • 3.3.2 充电电路硬件设计41-45
  • 3.4 辅助电路设计45-46
  • 3.5 本章小结46-47
  • 第四章 逆控一体机后级DC/AC部分电路设计47-54
  • 4.1 逆控一体机DC/AC部分设计方案47-48
  • 4.2 DC/AC部分电路设计48-49
  • 4.2.1 MOSFET的选型48
  • 4.2.2 MOSFET吸收电路的设计48
  • 4.2.3 高低频导通的主电路设计48-49
  • 4.3 驱动电路设计49-50
  • 4.4 变压器设计50
  • 4.5 滤波电路设计50-51
  • 4.6 电压电流采样电路51-53
  • 4.6.1 电压采样电路51-52
  • 4.6.2 电流采样电路52
  • 4.6.3 瞬时值采样电路52-53
  • 4.7 辅助电路设计53
  • 4.8 本章小结53-54
  • 第五章 逆控一体机软件部分设计54-61
  • 5.1 逆控一体机DC/DC部分软件设计54-56
  • 5.1.1 DC/DC主控制程序设计54-55
  • 5.1.2 MPPT软件设计55-56
  • 5.2 保护电路的软件设计56-58
  • 5.2.1 过流保护软件设计56
  • 5.2.2 欠压保护软件设计56-57
  • 5.2.3 过压保护软件设计57-58
  • 5.3 逆控一体机DC/AC部分软件设计58-60
  • 5.3.1 DC/AC部分主控制程序设计58
  • 5.3.2 SPWM波形的生成58-59
  • 5.3.3 中断程序59-60
  • 5.3.4 PI控制设计60
  • 5.4 本章小结60-61
  • 第六章 逆控一体机样机实验研究61-67
  • 6.1 逆控一体机DC/DC部分实验61-63
  • 6.1.1 实验目的61
  • 6.1.2 实验方法61-62
  • 6.1.3 实验数据记录及分析62-63
  • 6.1.4 实验结果分析63
  • 6.2 逆控一体机DC/AC部分实验63-65
  • 6.2.1 实验目的63
  • 6.2.2 实验方法63-64
  • 6.2.3 实验结果分析64-65
  • 6.3 逆控一体机样机整机测试65-66
  • 6.4 本章小结66-67
  • 第七章 总结与展望67-69
  • 7.1 总结67
  • 7.2 展望67-69
  • 致谢69-70
  • 参考文献70-73
  • 作者简介73
  • 攻读硕士学位期间研究成果73


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