光伏发电用高增益DC/DC变换器的研究与设计

【摘要】：随着化石能源的不断消耗，以及由此带来的生态环境的不断恶化，世界各国为寻求可持续发展经济，投入大量的人力和物力来探索可再生能源。太阳能以其取之不尽，用之不竭，分布广泛，安全清洁等优点，成为世界各国研究的重点方向。当前，随着太阳能电池和电力电子技术的发展，光伏发电不断向大功率、高效率、高功率密度方向发展，因此对系统关键设备性能的要求也越来越高。 本文针对系统关键设备中的DC/DC变换器展开研究，首先对直流变换器的应用场合进行介绍。接下来对几种常用的高增益DC/DC变换器进行分析，并对比其优缺点。在此基础上提出一种新型DC/DC变换器，并详细叙述其工作原理。 根据光伏电池的输出特性，通过比较分析几种MPPT控制方法的优缺点，提出了本课题选用的变步长爬山控制算法，通过建立数学模型并仿真，得到了良好的仿真波形，验证了其可行性。通过分析建立DC/DC变换器的数学模型，本文提出了相应的控制策略，平均电流模式实现双环控制。最后通过频域仿真对控制系统的性能进行了验证。 基于以上理论，以新型DC/DC变换器在离网逆变器中的应用为例，详细介绍了硬件电路中部分元件的选择方法，重点介绍了采样电路、控制驱动电路的原理。最后编写程序，对系统进行调试并测试关键点的波形。实验结果表明系统可以输出稳定的正弦波并且其波形畸变率小，从而验证了新型DC/DC变换器的实用性。 论文最后对本课题研究的成果加以总结并提出了仍然存在的问题，对以后的工作做了展望。 【关键词】：高增益DC/DC变换器 三相变压器 MPPT 光伏离网逆变器
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 本课题研究的背景及其意义10-11
• 1.2 光伏发电系统的分类和组成11-13
• 1.3 DC/DC 变换器在光伏发电系统中的应用13-16
• 1.3.1 蓄电池充电控制器13-14
• 1.3.2 联网逆变器14-16
• 1.3.3 离网逆变器16
• 1.4 本课题研究的内容16-18
• 第二章 高增益 DC/DC 变换器18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 非隔离型高增益 DC/DC 变换器18-20
• 2.2.1 传统 Boost DC/DC 变换器18-19
• 2.2.2 级联 Boost 变换器19-20
• 2.2.3 无源箝位高增益 Boost 变换器20
• 2.3 隔离型高增益 DC/DC 变换器20-23
• 2.3.1 全桥变换器20-21
• 2.3.2 半桥变换器21-22
• 2.3.3 推挽变换器22
• 2.3.4 电流馈双电感 Boost 变换器22-23
• 2.4 高增益 DC/DC 变换器的比较23-24
• 2.5 本课题采用的 DC/DC 变换器结构和工作原理24-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 基于 DC/DC 变换器的最大功率跟踪33-44
• 3.1 太阳能光伏电池模型33-35
• 3.2 DC/DC 变换器 MPPT 研究的必要性35-37
• 3.3 MPPT 控制算法37-40
• 3.3.1 恒定电压法37-38
• 3.3.2 扰动观察法38
• 3.3.3 电导增量法38-39
• 3.3.4 本课题采用的控制算法39-40
• 3.4 MPPT 仿真分析40-42
• 3.4.1 太阳能光伏电池模型的仿真40-42
• 3.4.2 变步长扰动观察法的仿真42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 DC/DC 变换器的建模和控制策略44-55
• 4.1 DC/DC 变换器建模44-47
• 4.2 DC/DC 变换器的控制策略47-53
• 4.2.1 DC/DC 变换器平均电流模式控制原理48-49
• 4.2.2 电流控制器的设计49-51
• 4.2.3 电压控制器的设计51-52
• 4.2.4 控制策略的仿真分析52-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第五章 光伏发电用 DC/DC 变换器实验系统55-71
• 5.1 系统结构组成55
• 5.2 系统硬件设计55-63
• 5.2.1 功率器件的选型55-56
• 5.2.2 变压器设计56-58
• 5.2.3 输出滤波电感、电容设计58-60
• 5.2.4 采样电路设计60-63
• 5.2.5 驱动电路设计63
• 5.3 系统软件设计63-67
• 5.3.1 DSP 系统资源分配63-64
• 5.3.2 主程序64
• 5.3.3 AD 中断程序64-66
• 5.3.4 算法子程序66-67
• 5.4 实验结果67-70
• 5.5 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果76-77
• 致谢77-78
• 附录78

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

低碳电网的技术途径分析与展望    丁然;康重庆;周天睿;陈晓科;李欣;

光伏发电中MPPT控制方法综述    朱拓斐;陈国定;

开关电源的频域分析与综合(Ⅱ)    蔡宣三;

双环控制策略的有源功率因数校正电源研究    郑越;张代润;石晓丽;黄付刚;

基于PWM逆变器的LC滤波器    俞杨威;金天均;谢文涛;吕征宇;

5kW光伏微网逆变器的研制    吴朋

基于DSP控制的光伏逆变器研究    谢涛

一类具有高频链的数字式逆变电源的研究    丁金刚

3kW光伏并网逆变器最大功率点跟踪控制的研究    张文静

基于光伏智能功率模块的单相光伏并网系统研究    武剑

基于TMS320F28027光伏逆变器的研究与设计    冀玉丕

FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景    张志杰,叶海峰,汪翔

MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用    吴剑威;唐立新;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

一种新型平均电流型APFC电路的设计    胡方;门秀萍;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

30 kW太阳能并网发电系统的应用与运行    沈晨;陈晓明;

利用PSPICE仿真分析PWM控制电路    赵涛,姜卫东

24V/5A太阳能控制器设计    包文俊;黄长杰;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

市电自动切换在独立光伏系统中的应用    袁世建;胥平;尚海涛;

开关电源电磁兼容设计与可靠性    余海涛;

琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍    汪卫平;

基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究    韩琳;李士杰;方科;张进;

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;

基于LonWorks的新型风机控制器    唐鹏辉;张云贵;王丽娜;

PWM在高压除尘系统中的应用    刘海涛;段巍;李崇坚;朱春毅;

基于STC89C52单片机PWM调速控制系统的硬件设计    刘紫晶;

TMd-50系列高压变频器在梅钢1780热连轧的应用    王文娟;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

一种采用多重化整流技术的低谐波逆变弧焊电源    张光先;尹海;苗华伟;刘晨;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究    杨实

变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究    张红娟

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

磁性液体微压差传感器的理论及实验研究    郝瑞参

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

四象限级联型多电平高压大功率逆变器控制系统研究    刘子建

基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究    汪鹏飞

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

改善永磁接触器动态分断过程的方法研究    张钢岭

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

基于DSP的异步电动机软起动控制系统研究    肖大志

输配电线路部分节能关键技术综述    严行健;王澄;

复合材料输电杆应用进展    方东红;韩建平;曹翠玲;

光伏系统中最大功率点跟踪的研究    吴玉蓉;康勇;

基于智能功率模块PM30RSF060的驱动和保护电路设计    陈军平,杨国辉,钟川桃

光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究    雷元超,陈春根,沈骏,黄跃杰,陈国呈

并网光伏系统最大功率点跟踪控制的一种改进措施及其仿真和实验研究    杨海柱;金新民;

滑模技术在PV最大功率追踪系统中的应用    张淼,吴捷

三相并联型有源电力滤波器电流重复控制    耿攀;戴珂;魏学良;张凯;康勇;

基于输出参数的光伏电池最大功率点控制    傅诚;陈鸣;沈玉樑;余世杰;

重复控制综述    李翠艳,张东纯,庄显义

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

光伏发电并网与并联关键技术研究    余蜜

基于DSP控制的光伏逆变器研究    谢涛

光伏并网/独立供电两用逆变电源的研究    吴杰

1kW具有零电流关断功能的并网逆变器的研制    陈厚岩

一类具有高频链的数字式逆变电源的研究    丁金刚

分布式发电系统孤岛效应的研究    姚丹

逆变器并网孤岛检测技术的研究    奚淡基

PWM光伏逆变电源DC-DC电路及最大功率点跟踪技术的研究    周廷

并网型单相光伏逆变器的研究    张洪亮

3KW光伏并网逆变器的研制    肖巧景

三相光伏并网逆变器的研究    刘立强

燃料电池轿车DC/DC变换器仿真控制及其故障诊断试验台的开发    孙军,廖兵该,杨林,郭海涛

混合微电路SXT2005型开关电源的设计    王兴君,但春梅,胡元,郭建军

电源与调节器件    

电子式电能表    张朗博,柴群梅

一种具有均流功能的DC/DC变换器设计    王英武,孙泰仁,王俊峰,宗小斌

电源与调节器件    

带有前级DC/DC变换器与逆变器相互作用分析    朱成花,石健将,严仰光

众厂商纵论DC/DC模块电源技术——研讨会专访集锦    

一种中小功率的高频开关式通信电源的设计    诸志龙;俞晓峰;

基于电流反馈控制的DC/DC升压变换器    史永丽,史建伟

可用于电动汽车的一种双向DC/DC变换器研究    邓湘鄂;王明渝;安树怀;王磊;

谐振软开关同步Buck变换器的数字控制系统研究    袁有臣;吕永东;童刚;

星载DC/DC电源转换器总剂量效应研究    高博;余学峰;任迪远;吾勤之;刘伟鑫;李豫东;李茂顺;崔江维;王义元;

车用双向DC/DC变换器的复合式控制    李健;丁惜瀛;张钦爽;

基于LM5020的高频反激变换器设计    孙兵;石玉;朱海;

三电平DC/DC变换器模糊控制器设计    潘庭龙;纪志成;

一种升压型脉冲跨周期调制DC/DC变换器的设计    常承志;付志红;苏向丰;

一种新型零电流转换(ZCT)PWM DC-DC变换器的研究    马尊华;李霄燕;吴建强;刘卓;

一种融合开关电源和线性电源特性的DC/DC变换器    刘晨曦;赵莉华;

分立件构成的高可靠性DC/DC开关电源的设计    王芬芬;刘扬;郭楠;鄂那林;

DC/DC降压恒流驱动LED驱动选型指南    四川 刘桄序

10MWp光伏发电项目将落户我地区    记者 张中源

石市5个光伏发电项目通过评审    记者 乔素华

上海适合光伏发电吗    记者 周桂龙

服务光伏发电行业    记者 沈翀　刘加佳

我国光伏发电规模化应用启动在即    记者 夏祖军　韩馨仪

发展新能源光伏发电将居首位    洛阳中硅副总经理 严大洲

我国光伏发电成本逼近“火电”    于南

青海巨资补贴光伏发电引投资狂潮    CNE 记者 段贵恒 赵静

同步降压型DC/DC控制器LTC3867    广东 余沉福

开关电源DC/DC变换器电路参数及新拓扑研究    袁臣虎

基于数字辅助技术的SoC功率集成研究    甄少伟

现代集成DC-DC变换器的高效率控制技术研究    陈海

单片大功率DC-DC变换器高性能控制方法研究    周泽坤

高效率高功率密度通信模块电源技术的研究    任小永

基于全桥结构的三相单级有源功率因数校正技术研究    孟涛

基于全桥结构的三相单级有源功率因数校正技术研究    孟涛

输出宽范围连续可调的变结构恒功率电源的研究    孙鹏菊

高功率因数DCM Boost PFC变换器的研究    姚凯

小型混合动力车中电力驱动装置的若干关键技术研究    张晓峰

光伏发电用高增益DC/DC变换器的研究与设计    踪凯

双向DC/DC变换器在混合动力汽车中的应用研究    史金仙

模糊滑模及通用模型控制在DC/DC变换器控制系统中的应用研究    毛盾

应用于光伏系统的双向DC/DC变换器研究    蔡保海

电池测试设备用多重双向DC/DC变换器的研究    张亚娟

电动汽车用多重化软开关双向DC/DC变换器的研究    邓湘鄂

微电网用双向DC/DC变换器损耗及效率优化研究    郝世强

光伏DC/DC变换器效率优化的分析    岳衡

高效率DC/DC变换器的研究    施玉祥

燃料电池并网发电系统前端DC/DC变换器研究    娄凤强