基于MPPT的DC/DC变换器设计及光伏模块并联研究

【摘要】： 太阳能是人类可利用的最直接的清洁能源之一。光伏电池的电流与电压存在特定的I-V曲线,此特性曲线受光照强度和温度影响。系统采样光伏电池的电流及电压,通过控制DC/DC变换器的占空比来改变光伏功率变换器的负载,实现最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking)技术。 干扰观测法和电导增量法具有算法简单、易于实现等优点,成为了目前应用最广泛的两种方法。本文对干扰观测法进行了仿真验证,并在搭建起的硬件平台上实现了两种算法,同时比较并分析了两种算法的动态响应、稳态响应和效率,阐述了在光照突变情况下干扰观测法产生的误判现象的原因,此法不适用于特性曲线变化较快的情况。针对两种方法在MPP点附近发生的扰动问题,通过理论计算,优化采样周期以减小稳态时的功率扰动半径,减少稳态的能量损失。本文应用一种MPPT改进方法,光伏特性I-V曲线被一条线性曲线分成两部分,一部分包括MPP点,另一部分不包括MPP点,工作点快速地通过线性曲线运动至最大功率点附近,然后切换至电导增量法或干扰观测法,此方法大大提高了系统动态响应和效率,并且此改进方法可以应用于多种传统MPPT方法中。Ta 光伏离网发电系统中,前级并联多个Boost型最大功率跟踪器,后级为单相全桥DC/AC变换器。当负载需求大于或等于光伏输出功率时,前级光伏模块均实现MPPT,当负载需求小于光伏可提供的功率时,多个光伏模块同时实现MPPT与稳压功能,保证逆变器可正常工作。此方案各个光伏模块硬件、软件基本一致,易于安装,并可依据用户的功率需求任意增减光伏变换模块。 【关键词】：最大功率点跟踪 干扰观测法 电导增量法 光伏 输出并联
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外发展现状9-17
• 1.2.1 光伏发电发展现状9-10
• 1.2.2 最大功率点跟踪技术发展现状10-17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 第2章 最大功率点跟踪技术的研究及实现方案18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 光伏电池的特性及影响因素18-21
• 2.3 最大功率点跟踪的原理及仿真21-25
• 2.3.1 MPPT的原理分析21-22
• 2.3.2 基于Boost拓扑的MPPT原理研究22-23
• 2.3.3 干扰观测法的仿真及分析23-25
• 2.4 两种MPPT方法的实现方案25-30
• 2.4.1 干扰观测法25-28
• 2.4.2 电导增量法28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 采样周期优化及改进MPPT方法研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 干扰观测法及电导增量法的比较分析31-35
• 3.2.1 干扰法的误判现象分析31-33
• 3.2.2 动态与稳态响应比较分析33-35
• 3.3 采样周期T_a优化35-38
• 3.4 改进的MPPT方法38-42
• 3.4.1 改进的MPPT方法的理论分析39-40
• 3.4.2 改进的MPPT方法的实验结果分析40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 1kW的DC/DC变换器硬件电路设计43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 主电路设计43-47
• 4.2.1 DC/DC变换电路拓扑的选取43
• 4.2.2 变换电路中的参数设计43-45
• 4.2.3 无损snubber电路设计45-47
• 4.2.4 反馈电路的参数设计47
• 4.3 储能电感L的设计47-48
• 4.4 Boost电路效率48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 光伏变换器并联系统的研究51-59
• 5.1 引言51-52
• 5.2 光伏模块并联方案的设计52-54
• 5.3 数字PI稳压程序的实现54-56
• 5.4 实验结果分析56-58
• 5.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-66
• 致谢66

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