PWM光伏逆变电源DC-DC电路及最大功率点跟踪技术的研究

【摘要】：当前世界能源短缺以及环境污染问题日益严重，这些问题迫使人们改变能源结构，寻找新的替代能源。可再生洁净能源的开发愈来愈受到重视，太阳能以其经济、清洁等优点倍受青睐，其开发利用技术亦得以迅速发展，而光伏发电成为其中重要的研究领域。本文针对可独立工作和并网运行的光伏发电逆变电源的DC-DC变换器，主要围绕高频链开关技术推挽正激电路拓扑、光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)算法展开研究，对DC-DC部分主电路的设计、DSP数字化控制电路的设计实现作了详细叙述，最终制作完成试验样机。 本论文首先概述了课题的研究背景及意义，简单介绍了主要研究内容。 接着分析了基于高频链开关技术的推挽正激电路的拓扑结构和工作原理，详细介绍了高频变压器的设计及主电路元器件的选取、滤波器参数的估算。 随后具体阐述了DC-DC部分的控制思路，分别介绍了主控制电路、检测保护电路、隔离驱动电路、键盘显示电路的设计原理以及控制软件的编程实现。 再有通过对光伏电池输出特性的分析，针对光伏电池的数学模型和推挽正激拓扑的传递特性，在传统导纳微分算法的基础上提出了只需测量一个变量即可实现最大功率点跟踪的算法，设计光伏电池最大功率点控制器，并仿真验证了算法的正确性。 最后制作完成试验样机，调试得到实验波形。 【关键词】：光伏发电 高频链技术 推挽正激电路拓扑 并网运行 DSP数字控制 最大功率点跟踪(MPPT)
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 太阳能利用的优势8-9
• 1.2 太阳能光伏发电9-11
• 1.2.1 光伏发电的现状及发展趋势9-11
• 1.2.2 光伏发电系统简介11
• 1.3 可并网高效光伏逆变器的研究背景及意义11-13
• 1.3.1 课题背景11-12
• 1.3.2 研究意义12-13
• 1.4 课题的主要研究内容及预期目标13-14
• 1.4.1 主要研究内容13-14
• 1.4.2 逆变器性能指标14
• 1.5 本论文的主要工作14-15
• 第二章 光伏逆变器DC-DC部分主电路15-31
• 2.1 逆变器 DC-DC部分主电路拓扑16-23
• 2.1.1 推挽正激电路工作原理17-21
• 2.1.2 电路桥臂串接箝位电容C的分析21-23
• 2.2 高频变压器设计23-27
• 2.2.1 变压器的性能指标23
• 2.2.2 变压器磁芯选择23-24
• 2.2.3 变压器主要参数的确定24-27
• 2.3 DC-DC主电路设计实现27-30
• 2.3.1 功率开关管的选取27
• 2.3.2 整流二极管的选取27-29
• 2.3.3 滤波电感L_f和电容C_f值的确定29-30
• 2.3.4 桥臂串接箝位电容C的确定30
• 2.4 小结30-31
• 第三章 光伏逆变器DC-DC部分控制电路31-47
• 3.1 硬件电路设计31-41
• 3.1.1 DC-DC部分主控制电路31-35
• 3.1.2 检测与保护电路35-40
• 3.1.3 键盘显示电路40-41
• 3.2 控制软件编程41-46
• 3.2.1 控制软件编程思路42-45
• 3.2.2 控制算法的实现45-46
• 3.3 小结46-47
• 第四章 光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)问题的研究47-61
• 4.1 光伏电池的简介47-51
• 4.1.1 硅系光伏电池48-49
• 4.1.2 多元化合物薄膜光伏电池49
• 4.1.3 聚合物多层修饰电极星光伏电池49-50
• 4.1.4 纳米晶化学光伏电池50
• 4.1.5 光伏电池的发展趋势50-51
• 4.2 光伏电池的特性分析和 MPPT算法介绍51-57
• 4.2.1 光伏电池的特性分析51
• 4.2.2 光伏电池的数学模型51-53
• 4.2.3 最大功率点的跟踪原理及算法53-57
• 4.3 MPPT控制器的实现57-58
• 4.4 MPPT控制算法的仿真58-60
• 4.5 小结60-61
• 第五章 实验结果及结论61-63
• 5.1 实验结果61-62
• 5.2 结论62-63
• 附录63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69-70
• 学位论文评阅及答辩情况表70

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