LLC光伏功率均衡器的研究

【摘要】：近年来,随着社会的发展,全球很多国家都面临能源危机和使用煤炭,石油等传统能源引起的环境污染问题,寻找可再生和无污染的清洁能源越来越受到各个国家的重视。从光生伏特效应被发现开始,光伏发电一直被认为是理想的清洁能源,并渐渐成为绿色能源的主要获得方式。按照PV板连接方式,主流光伏发电方式有集中模式,串联模式和交流模式。交流模式适用于分布式光伏发电,由于使用的光伏板数量可以很少,需要的面积小,其在家庭,楼宇的屋顶有广泛的使用,可以充分的利用屋顶空间；集中模式和串联模式是通过一定数量PV板的串并联组合成PV板阵列,PV板串并联使用后,其输出的能量等级和发电效率可以达到很高,发出的能量经过逆变网络可直接溃入电网,完成真正意义的并网发电。但由于其使用的PV板数量巨大,占用面积大,一般在大型光伏发电站中使用。在将PV板进行串联组合后,当串联阵列中出现PV板遮蔽情况时,整个串联PV板阵列会出现输出功率减少和多峰值的情况,对其输出功率有很大影响。本文首先对遮蔽情况下串联PV板阵列工作状态进行了分析,得出遮蔽情况时输出功率降低的原因,提出使用光伏功率均衡器来解决遮蔽情况下出现的问题,结合光伏发电系统的特性,选择半桥LLC谐振拓扑做为光伏功率均衡器的实现电路。在介绍了半桥LLC谐振拓扑的工作原理后,使用扩展函数描述法对其进行了小信号建模。为验证理论分析得到的电路参数的正确性,使用PSIM软件搭建了系统工作仿真图。并制作了一个基于数字控制的162W光伏功率均衡器样机,使用TI公司的TMS320F28335芯片完成整个光伏功率均衡器的控制设计,时序控制和各种保护功能。最后完成样机的调试。 【关键词】：光伏发电 均衡器 LLC谐振电路 数字控制
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN715
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.1.1 全球能源结构的发展趋势9-10
• 1.1.2 光伏发电的优缺点10
• 1.2 光伏发电的发展现状10-12
• 1.3 课题研究主要内容及章节安排12-14
• 第二章 光伏功率均衡器原理分析14-29
• 2.1 PV板单个电池细胞分析14-15
• 2.2 光伏发电中PV板连接方式15-17
• 2.3 串联PV板阵列工作状态17-19
• 2.4 光伏功率均衡器工作原理19-22
• 2.5 光伏功率均衡器拓扑选择及模型分析22-28
• 2.5.1 光伏功率均衡器拓扑选择22-23
• 2.5.2 基于半桥LLC的光伏功率均衡器模型分析23-28
• 2.6 本章小节28-29
• 第三章 半桥LLC谐振变换器分析29-45
• 3.1 半桥LLC谐振变换器工作原理分析29-35
• 3.1.1 半桥LLC谐振变换器的基本结构29-30
• 3.1.2 半桥LLC谐振变换器的增益分析30-35
• 3.2 半桥LLC谐振变换器工作波形分析35-40
• 3.3 LLC光伏功率均衡器参数设计40-44
• 3.3.1 LLC光伏功率均衡器参数要求40-41
• 3.3.2 LLC光伏功率均衡器主器件设计41-44
• 3.4 本章小节44-45
• 第四章 LLC光伏功率均衡器软硬件设计45-69
• 4.1 电路硬件设计45-52
• 4.1.1 电路主功率器件选型45-46
• 4.1.2 MOS管驱动电路设计46-47
• 4.1.3 信号调理电路的设计47-49
• 4.1.4 辅助电源设计49-52
• 4.2 系统的控制环路设计52-58
• 4.2.1 求取主电路传递函数52-55
• 4.2.2 系统控制环路分析55
• 4.2.3 系统环路补偿设计55-58
• 4.3 系统的软件设计58-68
• 4.3.1 控制器的资源分配58-60
• 4.3.2 系统状态机设计60-62
• 4.3.3 系统主功率控制设计62-64
• 4.3.4 PV板DMPPT的实现64-68
• 4.4 本章小节68-69
• 第五章 仿真与实验69-80
• 5.1 系统启动仿真69-70
• 5.2 系统正常工作仿真70-74
• 5.2.1 未加入DMPPT电路仿真70-72
• 5.2.2 加入DMPPT仿真分析72
• 5.2.3 加入MPPT仿真分析72-74
• 5.3 半桥LLC谐振变换器电路仿真分析74-76
• 5.3.1 PFM模式仿真图74-75
• 5.3.2 PWM模式仿真图75-76
• 5.4 实验波形76-80
• 第六章 总结与展望80-81
• 6.1 论文总结80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 在学期间的研究成果85-86
• 致谢86

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