独立光伏发电系统控制器设计与应用

【摘要】：当今社会能源危机和环境恶化现象促使人们重新审视能源开发问题,新能源的开发和应用成为世界能源发展的必然趋势。其中太阳能具有资源丰富、无污染等显著的优势,成为最有潜力的新能源之一。我国幅员辽阔,太阳能丰富,在太阳能的开发利用上就有明显优势。现今,随着光伏技术的不断发展,生产成本的不断降低,光伏发电成为太阳能利用的重要手段之一。但是光伏发电系统依然存在一些问题有待解决,能量转化效率需进一步提高,控制方法也需改进和优化。因此,研究光伏发电相关控制问题具有重要意义。 本文主要以独立光伏发电系统为研究对象,仿真研究了光伏阵列输出特性,改进了最大功率点跟踪控制算法,对蓄电池的充放电设计了相应的控制算法,并成功应用到实际光伏发电系统中；开发了简单易于实现的独立光伏发电系统,将光伏阵列产生的电能通过相应的控制策略给直流负载供电,并将多余电能储存在封闭式铅酸蓄电池中；通过仿真软件实时监控系统运行状态,可以发现本文设计的光伏系统进一步提高了系统转化效率,能够更有效的利用太阳能。 本文首先按照光伏阵列的数学模型,利用MATLAB/Simulink库中的相应模块搭建了光伏阵列仿真模型,分析了光伏阵列输出特性与外界光照强度和温度的关系,为搭建实际系统提供了参考依据。其次,搭建了独立光伏发电系统硬件电路,主要由光伏阵列、buck电路、控制器、储能环节、负载、检测环节等组成。最后,利用dSPACE DS1104实时仿真平台与MATLAB,结合改进的跟踪控制算法,实现了系统的有效控制。在综合实验调试阶段,把检测环节采集到的系统相应电压电流参数作为控制器的输入量,输出量为buck电路占空比。利用dSPACE的实验软件ControlDESK监控系统各个参数,实时显示系统运行状态,调试结果表明本文设计的光伏系统可以稳定有效地运行。 本文设计的独立光伏发电系统以实际应用为背景,硬件电路结构简单,易于实现,可直接接入直流负载工作；控制器采用dSPACE DS1104实时仿真平台,可与MATLAB实现无缝连接；通过RTI可将在Simulink中用框图实现的控制算法直接编译成C语言下载到DS1104硬件中,开发流程简单,程序编译和下载方便,可随时对程序参数进行调整改进,有效地缩短了开发周期；光伏发电系统的仿真研究,为实际应用提供理论依据；改进后的变步长干扰观察法可快速有效地跟踪最大功率点,并有效防止在跟踪稳定期内能量的损耗；利用仿真实验软件ControlDESK实时监控系统运行状态。系统能高效稳定运行,取得了较好的研究效果。 【关键词】：光伏阵列 最大功率点跟踪(MPPT) dSPACE DC/DC转换器
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TP273
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 背景与意义12-13
• 1.2 光伏产业发展现状13-15
• 1.3 论文研究的主要内容15-18
• 第二章 独立光伏发电系统总体设计18-24
• 2.1 系统需求分析18-19
• 2.2 光伏发电系统总体设计19-23
• 2.2.1 系统硬件设计及实现形式19-22
• 2.2.2 系统控制策略22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 独立光伏发电系统硬件设计24-44
• 3.1 光伏阵列特性及仿真24-32
• 3.1.1 光伏电池工作原理及等效表达式24-26
• 3.1.2 光伏阵列仿真26-28
• 3.1.3 光伏阵列特性分析28-32
• 3.2 DC/DC变换器实现32-35
• 3.2.1 DC/DC变换器工作原理和电路设计32-34
• 3.2.2 驱动电路34-35
• 3.3 储能环节设计35-37
• 3.4 控制器介绍37-39
• 3.4.1 dSPACE平台介绍37
• 3.4.2 DS1104控制平台37-39
• 3.5 检测环节39-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 独立光伏发电系统控制策略44-60
• 4.1 DSPACE软件介绍44-48
• 4.1.1 开发环境介绍44-46
• 4.1.2 dSPACE实验测试软件46
• 4.1.3 各软件的参数设置46-48
• 4.2 最大功率点跟踪控制算法48-54
• 4.2.1 常用MPPT方法及比较49-53
• 4.2.2 基于占空比的变步长干扰观察法53-54
• 4.3 蓄电池充放电控制54-56
• 4.4 用SIMUlink实现控制策略56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第五章 系统仿真与调试60-66
• 5.1 MPPT控制策略仿真60-62
• 5.2 系统调试62-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 本课题主要工作66-67
• 6.2 后续的研究工作67-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-76
• 攻读硕士学位期间完成的论文及参与项目76-77
• 学位论文评阅及答辩情况表77

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

通用变频器中光伏水泵应用模块的实现    孙艳霞;丁明;苏建徽;

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪    刘邦银;段善旭;刘飞;徐鹏威;

江南体育在线直播观看 阵列模拟器设计与实验研究    赵永强;侯红玲;

秦皇岛阿尔法太阳能动力有限公司    闫铁柱

跟踪式光伏发电系统研究    窦伟;许洪华;李晶;

基于组态优化的光伏阵列最大输出功率控制    岑长岸;张淼;

基于模糊控制的光伏阵列MPPT仿真    戴晨骏;王宏华;

并网光伏发电系统数学模型研究与分析    徐维;

光伏发电技术系列讲座(1) 光伏发电原理及发展现状    王宏华;

基于红外图像的江南体育在线直播观看 阵列故障分析    王培珍;郑诗程;

江南体育在线直播观看 阵列的温度与红外特性分析    王培珍;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

基于动态电容充电的光伏阵列Ⅰ-Ⅴ测试仪    张国荣;瞿晓丽;苏建徽;刘宁;董康;

三相光伏并网发电系统的动态仿真    陶晓峰;吴红斌;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

六种太阳电池光伏阵列实际发电性能比较    谢标锴;沈辉;朱薇桦;

直流分布式发电系统能量优化控制研究    孙孝峰;廉志珍;王宝诚;李昕;王立乔;

基于MATLAB/Simulink的风/光复合发电系统的稳态建模与仿真    阮睿;井天军;杨明皓;

基于ARM与GSM短信息的江南体育在线直播观看 发电数据采集系统    宗桂林;茆美芹;

江南体育在线直播观看 建筑一体化设计与施工概述    罗尧治;吴成万;周南;徐东升;林建杰;叶幸超;

黄南首座风光互补发电系统建成投运    记者 星子

山东省博物馆建大型单体太阳能屋顶    王贺

安徽合肥在楼顶建“光伏电站”    驻安徽记者查健 特约记者刘莉莉

敦煌将建中国最大光伏发电场    吴红艳 张耀

浙江义乌建成国内最大屋顶江南体育在线直播观看 发电站    刘杰

新能源板块现生机 我电力结构或加快调整    陈元新　宋文华 陈栋栋

光伏建筑一体化太阳能屋面技术浅析    中国建筑材料科学研究院苏州防水研究院 朱志远

又一座10兆瓦光伏电站落户桑日县    记者 马静

桑日县又一10兆瓦光伏电站开工    潘宏军　刘曙光

光伏建筑幕墙前景广阔    中国建筑科学研究院幕墙专家 赵西安

光伏阵列及并网逆变器关键技术研究    吴小进

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

光伏阵列故障状态的识别研究    王培珍

户用光伏建筑一体化发电系统及太阳能半导体照明技术研究    陈维

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

任意条件下光伏阵列的输出性能预测    翟载腾

微电网多参数特性分析及其测控方法研究    朱艳萍

江南体育在线直播观看 发电系统的控制问题研究    熊远生

光伏燃料电池混合发电系统控制设计与仿真研究    史君海

江南体育在线直播观看 并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究    庞志超

基于复合信息融合技术的光伏阵列故障诊断研究    钟丹

局部阴影下光伏阵列的建模与动态组态优化    冯丽娜

一种光伏阵列故障诊断与定位方法的研究    徐勇

光伏阵列故障检测方法的研究    李兵峰

数字式光伏阵列模拟器研究    傅望

光伏阵列模拟器的设计    韩雄

基于组态优化的光伏阵列控制技术的研究    岑长岸

江南体育在线直播观看 阵列故障检测及仿真分析    唐佳能

基于ARM的光伏阵列最大功率跟踪系统的研究    刘伟