独立光伏发电系统协调控制技术研究

【摘要】：常规能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重,使得太阳能成为了国内外学者和工业界研究的热点,而光伏发电是当前太阳能利用的主要形式之一。本文对太阳能独立光伏发电系统的一些关键技术展开了研究。 首先,论文以光伏发电系统为研究对象,总结了光伏发电系统的系统架构,并指出课题研究的意义和主要内容,详细介绍了光伏系统所用到的两个主要器件:光伏电池和蓄电池。光伏阵列的最大功率跟踪技术是提高系统利用率的主要手段之一,本文在分析传统最大功率跟踪控制算法的优劣性的基础上,介绍了一种新颖的MPPT控制算法——等效阻抗匹配法,对MPPT电路进行了仿真,将新算法与传统的算法进行了全面比较。 其次,本文提出了一种太阳能电池作为一次能源,蓄电池为储能单元的光伏发电系统。在不同的工作条件下,为了得到稳定的直流母线电压,光伏发电系统的单向变换器和双向变换器需要工作在不同的模式。针对直流母线电压的稳定和变换器的工作模式切换问题,本文提出了一种光伏发电系统的协调控制方案,对系统能量进行管理,使光伏电池和蓄电池协同工作,维持母线电压稳定。 最后,设计了光伏发电系统的硬件电路,搭建了基于TMS320LF2407A DSP的实验平台,编写了程序,进行了最大功率跟踪实验和光伏发电系统的实验研究。最大功率跟踪实验证明了等效阻抗匹配法在光伏系统最大功率点跟踪应用中的有效性。整个光伏发电系统的实验证明了所提出的协调控制方案,能够使两个变换器根据工作条件的不同,工作在合理的模式,光伏电池和蓄电池协调工作,母线电压稳定,系统正常运行。 【关键词】：光伏发电 MPPT 等效阻抗匹配 协调控制 Boost Buck/Boost
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 太阳能与太阳能光伏发电技术简介9-12
• 1.1.1 太阳能光伏发电的特点与意义9-10
• 1.1.2 太阳能光伏发电的发展与应用10-12
• 1.2 太阳能光伏发电系统简介12-18
• 1.2.1 太阳能独立光伏发电系统12-17
• 1.2.2 太阳能并网光伏发电系统17-18
• 1.3 课题的研究意义及研究内容18-20
• 1.3.1 课题研究意义18-19
• 1.3.2 课题研究内容19-20
• 第2章 光伏发电系统中的光伏电池与蓄电池20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 光伏电池的等效电路与电气输出特性20-23
• 2.2.1 光伏电池的等效电路20-22
• 2.2.2 光伏电池的电气输出特性22-23
• 2.3 光伏电池的工程数学模型及仿真23-26
• 2.4 蓄电池26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 光伏发电协调控制系统29-49
• 3.1 前言29-30
• 3.2 光伏电池最大功率跟踪方法研究30-40
• 3.2.1 光伏电池最大功率跟踪原理与MPPT 方法概述30-34
• 3.2.2 等效阻抗匹配法与传统MPPT 算法的仿真比较34-40
• 3.3 光伏发电协调控制系统40-48
• 3.3.1 光伏发电系统工作模式选择40-44
• 3.3.2 光伏发电系统能量管理控制策略44-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 系统软硬件设计49-58
• 4.1 引言49
• 4.2 单向变换器的设计49-52
• 4.2.1 电感值与电容值的计算50-51
• 4.2.2 开关管和二极管的选择51-52
• 4.3 双向变换器的设计52-53
• 4.3.1 电感值和电容值的计算52-53
• 4.3.2 功率开关的选择53
• 4.4 系统软件设计53-57
• 4.4.1 系统软件主程序设计54-55
• 4.4.2 系统软件中断程序设计55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 系统仿真与实验研究58-74
• 5.1 引言58
• 5.2 最大功率跟踪实验结果分析58-62
• 5.2.1 不同算法跟踪效率分析59-61
• 5.2.2 算法动静态性能分析61-62
• 5.3 光伏发电系统的仿真验证62-67
• 5.4 系统实验验证和分析67-73
• 5.4.1 系统实验原理图与参数设置67-69
• 5.4.2 系统实验结果与分析69-73
• 5.5 本章小结73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 作者简介81

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