光伏太阳能最大功率点跟踪技术研究

【摘要】：随着光伏技术的越来越成熟，其利用成本越来越低，各国纷纷加强发展新能源。因此本文研究的MPPT太阳能控制器具有极大的应用价值。 最大功率点跟踪技术(MPPT)技术是目前在光伏太阳能功率控制技术的实现中有着强大的实用性和发展前景。MPPT太阳能控制器作为光伏系统中的关键部分，其性能的好坏直接影响着光伏发电的效率。 论文首先介绍了光伏产业的发展历史及现状，分析了太阳能电池的特性，总结出其随着光照强度、温度变化而变化的动态有规律的性质。从而发现了归纳出一种可以让其工作在最大功率点的算法。然后讨论了MPPT太阳能控制器的硬件电路的实现方法（BUCK电路、BOOST电路、BUCK—BOOST电路）。本论文中采用的是BUCK电路的总体结构。 本文的MPPT太阳能控制器的开关控制管主要是采用三菱公司的IPM模块，主要由于其具有输入阻抗高，开关速度快，可带载能力强等优点。其控制芯片采用Microchip公司生产的高性能DSP。创新性的最大功率点跟踪技术，可显著提高太阳能系统能量利用率，控制器的蓄电池充电过程是经过优化的，能够延长蓄电池寿命，改善系统性能。 本文的MPPT太阳能控制器是采用DSP控制的新一代产品，标准RS-232/485通讯接口、采用模块化设计的方法。其优化的控制算法提高了系统输出的动态响应，能够快速跟踪太阳能电池板的最大功率点，在工程上具有很大的实用价值。 【关键词】：MPPT 太阳能电池 BUCK
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外太阳能光伏产业发展状况9-11
• 1.2.1 国外光伏产业发展状况9-10
• 1.2.2 我国光伏产业发展状况10-11
• 1.3 最大功率点跟踪技术11-12
• 1.3.1 最大功率点跟踪技术的定义11
• 1.3.2 最大功率点跟踪技术的实现方法11-12
• 1.4 本文的研究内容和意义及结构安排12-15
• 1.4.1 本课题的研究内容12
• 1.4.2 本课题的研究意义12-13
• 1.4.3 本文的结构安排13-15
• 第二章 太阳能电池特性及仿真模型和蓄电池的特性15-24
• 2.1 光伏电池的基本结构及工作原理15-17
• 2.2 光伏电池的等效电路17-21
• 2.3 蓄电池的特性及充电方式21-23
• 2.3.1 快速充电阶段22
• 2.3.2 提升阶段22
• 2.3.3 浮充阶段22
• 2.3.4 均衡阶段22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 最大功率点追踪的硬件电路实现的基本原理24-37
• 3.1 MPPT控制器原理24-29
• 3.1.1 常用的DC-DC变换器结构24-26
• 3.1.2 buck变换器的工作原理26-27
• 3.1.3 boost变换器的工作原理27-28
• 3.1.4 buck—boost变换器的工作原理28-29
• 3.2 MPPT控制器的硬件电路结构29-36
• 3.2.1 MPPT控制器的主电路结构30-31
• 3.2.2 驱动电路31-32
• 3.2.3 采样电路32-34
• 3.2.4 电源电路34-36
• 3.3 本章总结36-37
• 第四章 MPPT控制器器件的选择37-42
• 4.1 中央处理器的选择37
• 4.2 电感的选择37-40
• 4.2.1 电流纹波率的确定38
• 4.2.2 最恶劣输入电压的确定38-39
• 4.2.3 峰值电流的确定39-40
• 4.2.4 负载电流对电感选择的影响40
• 4.3 二极管的选取40
• 4.4 开关管的选取40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第五章 最大功率点追踪的实现算法42-52
• 5.1 恒定电压法(CVT)42
• 5.2 扰动观察法42-43
• 5.3 电导增量法43-45
• 5.4 各模块软件的分析与实现45-47
• 5.5 Modbus通讯协议47-51
• 5.6 本章总结51-52
• 总结与展望52-54
• 参考文献54-57
• 致谢57-58
• 附录58-59

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