小功率光伏发电系统的设计与实现

【摘要】：随着传统能源越来越紧缺,对新能源的需求不断增加。新能源具有清洁无污染、可再生等独特优势,近年来推广和发展速度非常快。小功率光伏发电系统在野外等传统电力能源不便供应的情况下能提供一种很好的能源解决方案,同时也可以应用于小型屋顶发电系统。本文主要对小功率光伏发电系统的储能发电系统和逆变发电系统两部分进行分析和设计。储能发电系统需要根据输入能量单元和储能单元设计好合适的功率变换电路,解决好系统充放电的可靠性和控制策略。逆变系统设计需要保证输出能源的稳定性和带载能力等。本文对小功率储能发电系统的构成单元如储能单元、光伏模块、风机等进行了分析。通过对储能单元的特性分析,设计了一种合理的多阶段充放电控制策略。通过对光伏和风能单元特性分析,选择了合适的最大功率算法和卸载PWM控制。通过对需求进行分析,选择功率电路的拓扑结构,设计完整的功率电路、驱动电路等。在小功率逆变发电系统中,通过需求分析,最终选择推挽直流升压变换加全桥逆变拓扑结构。对推挽电路硬件设计主要包括推挽变压器的设计、驱动电路的设计、功率器件的参数设计及选型。在全桥逆变电路中分析了SPWM调制的几种常见方式,选择了在离网型逆变系统中合适的一种调制方式。分别对推挽和全桥逆变仿真测试电路原理可行,并且设计了逆变系统的控制策略和系统软件框架。最后通过搭建实验平台,样机调试,系统软件编写,测试整个系统的充放电性能和逆变输出特性,能够满足设计要求,验证了系统的软硬件设计可行性。本文的研究工作对小功率发电系统设计具有一定参考性。 【关键词】：光伏发电 推挽 SPWM调制 逆变
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 光伏发电的研究背景及意义9-11
• 1.2 光伏发电的国内外现状及趋势11-12
• 1.3 小功率光伏发电系统简介12-15
• 1.4 本文的主要研究工作和组织架构15-16
• 2 小功率光伏发电系统中储能系统设计16-35
• 2.1 光伏电池模块和蓄电池16-21
• 2.2 风光互补储能系统设计21-34
• 2.3 本章小结34-35
• 3 小功率光伏发电系统中逆变系统结构设计35-40
• 3.1 逆变系统控制模式35-36
• 3.2 逆变系统结构36-37
• 3.3 DC/DC、DC/AC拓扑结构选择37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 DC/DC推挽升压设计40-51
• 4.1 推挽式拓扑设计关键技术40-46
• 4.2 推挽控制电路设计46-49
• 4.3 推挽电路仿真49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 全桥逆变设计51-68
• 5.1 逆变电路设计51
• 5.2 功率器件计算选型51-52
• 5.3 采样电路设计52-55
• 5.4 全桥逆变电路控制方法及仿真55-60
• 5.5 逆变系统控制策略设计60-63
• 5.6 并网型逆变系统的两种实现方法63-67
• 5.7 本章小结67-68
• 6 逆变控制系统设计68-76
• 6.1 控制系统开发68
• 6.2 控制系统状态机68-70
• 6.3 AD采样与系统错误处理70-71
• 6.4 SPWM调制71-72
• 6.5 负载逻辑控制设计72-73
• 6.6 实验平台与实验波形73-75
• 6.7 本章小结75-76
• 7 总结与展望76-78
• 7.1 总结76
• 7.2 展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 附录：攻读硕士期间发表的论文82

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